金属离子掺杂ZnO晶体的制备及其光催化性能的研究

本文采用水热合成法,以3 mol/L KOH为矿化剂,填充度为35%,分别在ZnO中添加SnCl4.5H2O、CoCl2.6H2O、NiCl2.6H2O作为前驱物,温度430℃,反应24 h,合成几种金属离子掺杂的ZnO晶体。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其形貌进行了表征。并与用同种方法合成的纯ZnO的光催化效率进行了对比。结果表明:金属离子掺杂的ZnO晶体和用同种方法合成的纯ZnO晶体对亚甲基蓝均具有光催化活性,其中Sn掺杂的ZnO晶体的光催化性能较好,并且经过10次循环实验后仍保持较高的催化效率。

Co、Sn共掺杂ZnO晶体的制备及其磁性

采用6 mol/L KOH作为矿化剂,SnO2、CoCl2和ZnO按物质的量比为0.02∶0.5∶1的比例混合作为前驱物,填充度70%,温度430℃,时间24 h,采用水热法制备出Co、Sn元素掺杂的ZnO晶体。Sn元素掺杂明显改变了晶体的极性生长特征,较大面积的显露正极面c{0001}面,还显露柱面m{1010}、正锥面p{1011}、负锥面{101-1-}和负极面{0001}以及正锥面{1012}和负锥面{101-2-},晶体长度约为50μm。经过EDS测量表征,发现制备的ZnO单晶中Co元素的含量达到10.89at%,生成物中出现少量Co氧化物,SQUID测量表明样品主要表现为顺磁性。

高浓度Co掺杂ZnO晶体的水热法制备及磁性

采用水热法以CoO、ZnO混合为前驱物制备了ZnO晶体,矿化剂为6 mol/L KOH,填充度70%,温度430℃,两种样品CoO、ZnO组分物质的量百分比分别为0.5∶1和1∶1。当前驱物为nCo∶nZn=0.5∶1时,合成出Zn1-xCoxO晶体,Co元素掺杂量分别为6.83 at%和9.30 at%。当前驱物中nCo∶nZn=1∶1时,Zn1-xCoxO晶体中Co掺杂比例达到9.31 at%,同时伴有Co3O4生成,其中Zn掺杂比例达到14.59 at%,SEM显示,所制备的Zn1-xCoxO具有明显的ZnO晶体特征,形态完整,最大尺度约为50μm。SQUID测量显示,生成物中Zn1-xCoxO晶体具有顺磁性,Zn1-xCoxO和Co3-xZnxO混合晶体也显示为顺磁性。

水热法生长的Co、Sn共掺杂ZnO晶体厚膜的顺磁性

采用水热法,6 mol/L KOH作为矿化剂,按物质的量比0.02∶0.5∶1添加SnO2、CoCl2和ZnO作为前驱物,填充度70%,温度430℃,以常规水热法制备的纯ZnO晶片为籽晶([0002]方向),在ZnO籽晶片上制备出多元掺杂的ZnO厚膜。厚膜呈墨绿色,EDS测量显示Co和Zn元素的相对含量为7.47∶92.53。电学测量晶体膜层为n型导电类型,载流子浓度1.15×1020cm-3,电阻率1.94×10-3Ω.cm,迁移率27.8 cm2/V.s,SQUID测量表明厚膜为顺磁性。