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纳米ZnO作为一种新型的功能材料,由于其成本低廉、无毒、催化效率较高、结构及性能相对稳定等特点,在光催化领域具有很好的应用前景。但由于ZnO自身的光腐蚀作用,使其催化效率不高,催化活性有待进一步提高;此外,由于它禁带宽度为3.2ev,吸收波长阀值大都在紫外区,太阳光利用效率低;再次,载流子复合率高,量子效率低等缺点,因此有效提高其光催化效率成为当前研究的热点,深入研究纳米ZnO的光催化活性及其在光催化领域的应用有重要意义。本文采用溶胶-凝胶法制备了纳米ZnO,并在此基础上制备了掺铁纳米ZnO和掺铜纳米ZnO光催化剂,用X射线衍射、红外吸收光谱、紫外-可见吸收光谱和分子荧光光谱等方法对其结构进行了分析表征。以紫外灯为光源,甲基橙为目标化合物,对纳米ZnO、掺铁纳米ZnO和掺铜纳米ZnO光催化活性进行了研究。实验结果表明:以二水合醋酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)作为前驱体,无水乙醇(EtOH)作为溶剂,二乙醇胺(DEA)为稳定剂制备了纳米ZnO粉体。制得的纳米ZnO为六方纤锌矿结构,平均粒径约为36nm。铁掺杂纳米ZnO为六方纤锌矿结构,平均粒径约为34.5nm;IR谱结果显示出ZnO特征吸收峰,未见Fe-O的特征吸收峰;紫外吸收光谱发生红移,ZnO的可见光吸收增强,提高了可见光催化活性;铁的掺杂没有引起新的发光现象,荧光强度大小的变化趋势与各样品的光催化活性大小一致。铜掺杂的纳米ZnO为六方纤锌矿结构,平均粒径约为32nm,铜的掺杂有效地抑制了制备过程中纳米ZnO颗粒的增长;IR结果显示出ZnO特征吸收峰,未见Cu-O骨架的特征吸收峰;紫外吸收光谱发生红移,提高了可见光催化活性;铜的掺杂也没有引起新的发光现象,只是影响了荧光响应范围和强度,荧光强度大小的变化趋势与各样品的光催化活性大小相反,即样品荧光强度越低,其光催化活性越高。对甲基橙的光催化降解性能研究表明:纳米ZnO的最佳掺铁量为0.5%,最佳掺铜量为0.5%,在甲基橙溶液初始浓度为20mg/L,pH值为7,催化剂用量为0.1g时,紫外光照射240min后,0.5%掺铁纳米ZnO能使降解率从63%提高到82%、0.5%掺铜纳米ZnO能使降解率提高到88%;甲基橙的光催化降解反应符合动力学一级反应。