镉铝共掺纳米氧化锌光催化降解活性艳蓝X-BR的研究

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在纳米热席卷全球的高科技时代,纳米ZnO因其特有的表面效应、小尺寸效应等特性,广泛应用于橡胶、陶瓷、涂料等行业,并还可用于光催化剂、导电材料、磁性材料等。ZnO的禁带宽度为3.2 eV,对应于波长为387 nm的紫外光。作为一种重要的光催化材料,近年来得到了广泛的研究。但是纯氧化锌的光催化效率低,难以实现工业化应用。半导体材料复合或掺杂能够改善其光催化性能,因此引起了科学界的广泛关注。本文以乙酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)、氢氧化锂(LiOH·H2O)、结晶氯化镉(CdCl2·2.5H2O)结晶氯化铝(AlCl3·6H2O)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纯纳米ZnO、掺杂镉离子的ZnO和镉铝共掺的ZnO,并用紫外灯作为光源,一定浓度的活性艳蓝X-BR为光催化反应模型污染物,研究了各种ZnO的光催化性能。比较了不同掺杂量镉和镉铝共掺对降解率的影响。采用X射线衍射(XRD)光谱、傅立叶红外(FT-IR)光谱、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、X光电子能谱(XPS)和高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)对其进行了表征。结果表明,各掺杂粒子均匀的掺入了ZnO晶格中,掺杂镉离子及镉铝共掺使纳米粒子的均匀度增加,且粒径明显变小,提高了ZnO的光催化活性。单掺样品中镉离子掺杂量为0.5%的ZnO的光催化性能最好。共掺样品中0.2%Cd2+-4.5%Al3+的ZnO的光催化性能最好,在30℃下,加入催化剂浓度为0.1 g/L,降解时间为60 min时,对浓度为20 mg/L的活性艳蓝X-BR溶液的降解率达到76.49%。
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