掺铁氧化锌复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

以乙酸锌为锌源,硝酸铁为铁源,采用水热合成法制备了掺铁氧化锌(Fe-ZnO)复合光催化剂,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能量色散谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪等对其进行分析和表征。以罗丹明B(RhB)溶液为目标污染物,研究了Fe-ZnO复合光催化剂的光催化性能。结果表明,当铁掺杂量为2%(质量分数)且投加量为50mg时,Fe-ZnO复合光催化剂具有优异的光催化性能,对RhB的降解率达到90.66%,比纯ZnO降解率高约30%。自由基捕获实验表明,光催化降解RhB的主要活性物质是超氧自由基·O^(-)_(2)。

金属掺杂氧化锌光催化性能的研究进展

纳米氧化锌因其具备来源广、廉价、无毒性、化学稳定能力好等优点而得到广泛研究,但可见光响应范围窄、量子效率低的问题已成为纳米氧化锌实际应用的瓶颈。引入适当的金属元素可取代氧化锌晶格里的锌,通过调整其能带结构扩大其光响应范围,抑制光生电子与空穴的结合,并提高光催化活性。综述了近年来利用金属掺杂提高光催化效率的研究成果,指出了存在的问题,并提出了今后的研究方向。

Fe_(0.02)/Ag_(x)-ZnO复合材料的合成及其光催化活性

采用水热合成法及煅烧法,制备了不同掺杂量的Fe_(0.02)/Ag_(x)-ZnO复合材料,并考察了各催化剂对RhB光催化降解活性.机理分析表明,Fe掺杂进ZnO,Fe^(3+)可以形成陷阱捕获e-,导致ZnO的导带下方形成一个Fe掺杂能级,促使缩短了ZnO的带隙,扩大了光谱响应范围;Ag的掺入促使部分电子(e^(-))跃迁到Ag单质上,减小了禁带宽度,降低了电子跃迁所需的能量,抑制了e^(-)-h^(+)的复合,Fe_(0.02)/Ag_(x)-ZnO样品的新费米能级低于Fe-ZnO和ZnO的导带能级,导致其界面处的电荷分离;进一步研究Fe_(0.02)/Ag_(x)-ZnO复合材料对染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的光催化降解性能和循环使用性能.结果表明,Fe_(0.02)/Ag_(x)-ZnO复合材料可作为一种稳定、高效且可循环的光催化剂材料并用于污水处理,拓展了Fe_(0.02)/Ag_(x)-ZnO复合材料的应用.

Ag-TiO_(2)/CNTs复合催化剂的制备及其光催化性能研究

为改善TiO_(2)催化剂的降解性能,扩大其在染料污水中的应用,采用化学还原结合溶胶-凝胶法合成了银-二氧化钛/碳纳米管(Ag-TiO_(2)/CNTs)复合催化剂,以质量浓度20mg/L亚甲基蓝(MB)溶液为目标污染物,考察了复合催化剂的光催化性能。使用Ag和碳纳米管(CNTs)共同对TiO_(2)进行改性,利用CNTs优异的导电性、吸附性和分散性,与Ag粒子协同作用,使得TiO_(2)的带隙减小,对可见光的利用范围增大,同时大幅度抑制了电子-空穴对的复合并增大了载流子的生成。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪等对复合催化剂的微观形貌和结构进行了表征。结果表明,Ag掺杂量为0.7%(质量分数)时,Ag-TiO_(2)/CNTs复合催化剂比TiO_(2)拥有更长的光生载流子寿命和更强的可见光响应能力,在紫外光和可见光照射下均表现出极高的光催化活性,对MB的降解率达到99%左右。