ZnO、掺杂ZnO的制备与光催化性能的研究

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ZnO作为半导体光催化剂的代表性材料由于其出众的性能成为了目前的研究热点材料。但ZnO光生载流子复合率高和对太阳光的利用率较低使其应用受限。基于此,本文分别用两种锌源制备了ZnO,并且采用Ag掺杂的方式对ZnO进行改性,使其光生电子-空穴对复合率降低同时拓宽其光响应范围,以提高ZnO在可见光照射下的光催化性能。具体研究结果如下:首先,以二水合乙酸锌为锌源,通过水热法制备出了一系列Ag/ZnO光催化剂(Ag浓度为0%,5%,10%和15%),然后采用如X射线衍射(X-Ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)等多种测试手段对所制备的样品进行了测试。并且样品的光催化活性是通过在模拟日光灯的照射下降解亚甲基蓝进行评价的。光催化实验结果表明四个样品的降解率分别为93.6%,97.2%,98.8%和99.8%。结果表明所有Ag/ZnO样品的光降解速率均高于ZnO。同时,还研究了光催化剂使用量、污染物浓度和活性自由基对光催化性能的影响。此外,我们还对Ag/ZnO光催化性能提升进行了理论上的探讨。其次,我们又以六水合硝酸锌为锌源,采用水热法制备了ZnO和Ag/ZnO光催化剂(Ag浓度分别为1%,2%和3%)。同样采用多种测试手段对制备的所有样品进行测试。光催化剂的性能通过在可见光照射下光降解罗丹明B溶液的结果进行评估。我们制备的所有样品表现出了良好的光催化活性,均优于商用ZnO;并且Ag/ZnO样品的光催化性能要高于未掺杂的纯ZnO样品,Ag/ZnO样品在40 min内的最高降解率达到了96.7%。同时我们所制备的Ag/ZnO光催化剂还具有较好的循环稳定性,在五个循环后仍能达到93.7%的降解率。此外,本文还讨论了可见光驱动Ag/ZnO光催化剂的反应机理。最后,我们对不同锌源所制备的光催化剂样品的实验结果进行了对比并且行了深入的分析。结果显示不同的锌源对所制备样品形貌和光催化性能有一定的影响,而对样品的结构并无影响。值得一提的是,我们发现以二水乙酸锌为锌源所制备的样品具有更高的光催化活性。
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