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半导体光催化剂能够通过氧化还原反应分解有机污染物,在降解处理污水有机物方面有良好的效果,逐渐成为人们关注的焦点。Zn O作为一种优良的半导体材料,具有良好的光电特性,被认为是具有潜力的光催化材料。但是,ZnO在光催化应用中存在着(1)光响应范围窄;(2)电子和空穴的分离效率低;(3)回收难等问题,从而使其应用受到限制。通过过渡金属离子复合掺杂、构筑磁性复合半导体以及与先进碳材料石墨烯复合的方法对ZnO进行改性,以达到提高ZnO光催化活性,拓宽ZnO吸收光子的范围,方便回收的目的。采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、高分辨率透射电子显微镜等对样品的结构和形貌进行了表征。探讨了改性纳米ZnO光催化活性增强的机理。具体内容如下:(1)采用溶胶-凝胶法制备了Fe单掺Zn1-xFexO(0≤x≤0.05)和Fe/Cu复合掺杂Zn0.98-xFe0.02CuxO(0≤x≤0.05)的纳米粉体,研究掺杂浓度对ZnO晶体结构及光催化性能的影响。结果表明,Zn1-xFexO和Zn0.98-xFe0.02CuxO样品均为六方纤锌矿ZnO晶体,掺杂的Fe、Cu离子进入ZnO晶格,没有新相出现,粒径约为20nm。通过掺杂能够显著提高ZnO的光催化活性,制得的Zn0.97Fe0.02Cu0.01O光催化活性最高,紫外光照射60min,亚甲基蓝(MB)降解率达到99.5%。(2)采用两步法制备了具有可见光催化活性的Zn O/ZnFe2O4磁性纳米复合物。首先采用水热法制备纳米ZnFe2O4,然后采用溶剂热法在ZnFe2O4表面包覆一层Zn O纳米颗粒,得到Zn O/Zn Fe2O4纳米核壳结构复合物。考察了复合物的可见光催化活性。当复合物中Zn Fe2O4和Zn O的摩尔比为0.5时,复合物的光催化活性最高:可见光照射180min,MB降解率达到77.8%。且由于ZnFe2O4的存在,复合物可以方便地通过外部磁场回收。(3)通过水合肼还原氧化石墨烯,以已经制备的Zn O/ZnFe2O4为原料,制备了ZnO/ZnFe2O4/石墨烯复合光催化剂。石墨烯掺量为3%时,复合光催化剂的光催化活性最高:可见光照射60min时,对MB的降解率可以达到98%。复合光催化剂具有良好的稳定性,5次循环后依然具有82%的光催化效率。