微波水熱摻雜氧化鋅微晶的制備與性能的研究.pdf

1、近年來(lái)由于環(huán)境污染問(wèn)題的日益加重，怎樣友好的治理環(huán)境污染也成為現(xiàn)今科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，所以人們對(duì)新型高效光催化劑的制備研究也越加重視。ZnO作為一種重要的寬禁帶半導(dǎo)體氧化物，具有寬的室溫能帶帶隙(3.2eV)和較大的激子束縛能(60meV)，特別是其備有優(yōu)秀的光催化性能而在光催化領(lǐng)域內(nèi)獲得了廣泛的應(yīng)用。但ZnO作為光催化劑本身又有一些缺點(diǎn)，例如高的光生電子復(fù)合率和低的量子產(chǎn)率，從而限制了其光催化性能的進(jìn)一步提高?；谏鲜鲈?，對(duì)如何提升

2、并改進(jìn)ZnO的光催化性能成為研究的重心。研究者發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在金屬氧化物中摻雜其他金屬或過(guò)渡金屬離子可以增加其表面缺陷或引起其能帶結(jié)構(gòu)、載流子濃度的改變，提高其光催化性能。
　　基于上述研究本文則采用微波水熱法分別制備Cr3+、Sr2+、K+摻雜的ZnO納米粉體，并對(duì)其光催化性能的影響進(jìn)行了研究。利用X射線(xiàn)衍射儀(XRD)、光電子能譜(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)以及紫外-可見(jiàn)光譜(UV-vis)對(duì)所制備的粉體進(jìn)行測(cè)試和表征。并

3、研究了摻雜元素對(duì)ZnO的結(jié)構(gòu)、形貌以及其光催化性能的影響，結(jié)果表明:
　　用微波水熱法制備出Cr3+摻雜量分別為2％、5％、8％和10％的ZnO納米粉體。Cr3+的摻入使ZnO的衍射峰向高角度方向移動(dòng)，當(dāng)摻雜量為5％時(shí)，體系中出現(xiàn)雜相;ZnO的形貌由較規(guī)則的片層結(jié)構(gòu)變?yōu)闊o(wú)規(guī)則的片狀結(jié)構(gòu)，且尺寸減小，隨著Cr+摻雜量的增多進(jìn)而發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。在可見(jiàn)光區(qū)域出現(xiàn)吸收峰，禁帶寬度減小;可見(jiàn)光下光催化降解羅丹明B的實(shí)驗(yàn)中，Cr3+摻雜的ZnO

4、相比于純ZnO其光催化都有所提升，且當(dāng)Cr3+摻雜量為5％時(shí)，光催化性能最優(yōu)，為150min時(shí)對(duì)羅丹明B的降解率達(dá)到96.4％。
　　用微波水熱法制備出Sr2+摻雜量分別為0.1％、0.2％和0.3％的ZnO納米粉體。Sr+的摻入使ZnO的衍射峰向小角度方向移動(dòng)，但摻雜量為0.3％時(shí)體系中出現(xiàn)雜相;其相形貌由片層結(jié)構(gòu)先變?yōu)轭w粒狀結(jié)構(gòu)進(jìn)而變?yōu)榘魻罱Y(jié)構(gòu);Sr2+摻雜ZnO納米粉體對(duì)紫外光有強(qiáng)烈的吸收，并且在可見(jiàn)光區(qū)域范圍內(nèi)對(duì)光的吸收也

5、有所增加，禁帶寬度減小;在可見(jiàn)光下降解羅丹明B的結(jié)果表明，Sr2+摻入使其在可見(jiàn)光下的光催化降解羅丹明B的性能都優(yōu)于純的ZnO，當(dāng)摻雜量為0.1％時(shí)，其光催化性能最優(yōu)，180min時(shí)對(duì)羅丹明B的降解率達(dá)到92％。
　　在微波水熱的條件下制備出了K+摻雜量為0.1％、0.3％和0.5％的ZnO納米粉體。K+的摻入使ZnO納米粉體的衍射峰向小角度方向發(fā)生漂移，當(dāng)K+摻雜量為0.5％時(shí)，體系中出現(xiàn)雜相;其形貌由片狀結(jié)構(gòu)變?yōu)樾☆w粒狀結(jié)構(gòu)進(jìn)