微波水熱摻雜氧化鋅微晶的制備與性能的研究.pdf

1、近年來由于環(huán)境污染問題的日益加重，怎樣友好的治理環(huán)境污染也成為現(xiàn)今科學研究領域的熱點，所以人們對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域內獲得了廣泛的應用。但ZnO作為光催化劑本身又有一些缺點，例如高的光生電子復合率和低的量子產率，從而限制了其光催化性能的進一步提高?；谏鲜鲈?，對如何提升

2、并改進ZnO的光催化性能成為研究的重心。研究者發(fā)現(xiàn)，通過在金屬氧化物中摻雜其他金屬或過渡金屬離子可以增加其表面缺陷或引起其能帶結構、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，并對其光催化性能的影響進行了研究。利用X射線衍射儀(XRD)、光電子能譜(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)以及紫外-可見光譜(UV-vis)對所制備的粉體進行測試和表征。并

3、研究了摻雜元素對ZnO的結構、形貌以及其光催化性能的影響，結果表明:
　　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，當摻雜量為5％時，體系中出現(xiàn)雜相;ZnO的形貌由較規(guī)則的片層結構變?yōu)闊o規(guī)則的片狀結構，且尺寸減小，隨著Cr+摻雜量的增多進而發(fā)生團聚現(xiàn)象。在可見光區(qū)域出現(xiàn)吸收峰，禁帶寬度減小;可見光下光催化降解羅丹明B的實驗中，Cr3+摻雜的ZnO

4、相比于純ZnO其光催化都有所提升，且當Cr3+摻雜量為5％時，光催化性能最優(yōu)，為150min時對羅丹明B的降解率達到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，但摻雜量為0.3％時體系中出現(xiàn)雜相;其相形貌由片層結構先變?yōu)轭w粒狀結構進而變?yōu)榘魻罱Y構;Sr2+摻雜ZnO納米粉體對紫外光有強烈的吸收，并且在可見光區(qū)域范圍內對光的吸收也

5、有所增加，禁帶寬度減小;在可見光下降解羅丹明B的結果表明，Sr2+摻入使其在可見光下的光催化降解羅丹明B的性能都優(yōu)于純的ZnO，當摻雜量為0.1％時，其光催化性能最優(yōu)，180min時對羅丹明B的降解率達到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K+摻雜量為0.5％時，體系中出現(xiàn)雜相;其形貌由片狀結構變?yōu)樾☆w粒狀結構進