ZnO/Ag微/纳米晶的光化学合成及其光催化性质文献综述

 2023-10-16 10:12:10

文献综述

近年来,光催化技术作为一种高效、友好的环境净化技术,得到了人们的广泛关注。它具有操作简便、能量消耗低、高效率,无二次污染等优点,可以被研究应用于多种领域[1-3]。常见的半导体材料有ZnO、ZnS、WO3、ZrO2、SnO2等。

目前,ZnO作为一种常见的半导体氧化物材料,人们已经进行了大量的研究与应用,关于ZnO的研究报道非常的广泛[4-14]。现已有多种方法合成ZnO,例如微波辅助热分解法[7] 、乳液法[8] 、沉淀法[9] 、水热法[13]等。通过这些不同方法可以合成不同形貌的ZnO,例如纳米微球[11] 、纳米针[12] 、花状[14]等。形成不同形貌ZnO的影响因素有很多,主要有合成方法、时间、反应物浓度、温度以及锌源阴离子的变化等[13-16]。Loacute;pez等人[13]采用水热反应成功合成花状ZnO纳米颗粒;Ma等人[14]采用水热法制备出不同形貌的ZnO纳米颗粒;Sankir等人[16]采用化学沉积(CBD)技术,通过改变锌源制备纳米ZnO。Zn(NO3)2·6H2O为锌源时,合成ZnO呈带状形貌。Zn(OAc)2·2H2O为锌源时,合成的ZnO呈片状形貌。结果表明,不同的锌源对合成的ZnO的微结构有一定的影响。

虽然ZnO作为一种光催化剂现已得到广泛应用,但由于纯ZnO光催化剂的其禁带宽度为3.3eV,导致ZnO纳米粒子导带的光生电子与价带的光生空穴容易复合。因此,人们寻求各种方法以期提高其光催化性能。研究表明,通过贵金属掺杂ZnO得到纳米复合材料是一种提高光催化降解有机染料的有效途径。目前,已经报道了多种合成ZnO/Ag纳米复合材料的方法[17-19]。例如,Hou[17]等人采用湿化学法制备ZnO/Ag纳米复合材料。Huang等人[18]通过光化学方法合成ZnO/Ag纳米复合材料,纯ZnO是直径为2-3mu;m的花状结构。SG(35 mL H2O 5mL EG)花状ZnO表面附着大量Ag片。SE(35 mL H2O 5 mL乙醇)花状ZnO的表面上存在尺寸约为100 nm的Ag纳米颗粒,SW(40 mL H2O)花状ZnO表面上附着微小的Ag纳米颗粒和薄片。可以得出结论,ZnO上附着的Ag纳米颗粒的形态和尺寸由各种溶剂决定。

综上所述,不同溶剂、合成方法对所得ZnO、ZnO/Ag纳米复合材料的形貌有重要影响。但是某些方法操作麻烦,工作量大,成本也比较高。而在本课题中,我们计划采用水热法,研究不同锌源阴离子对合成ZnO形貌的影响,并选择一种简单的光化学还原法,选择水/乙醇或水/乙二醇作为溶剂,调节其比例,合成ZnO/Ag纳米复合材料,并研究其在紫外灯光下对有机染料RhB溶液的光催化活性。

参考文献[1] X. Li, J. G. Yu, J. X.Low, et al. Engineering heterogeneous semiconductors for solar watersplitting[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3: 2485-2534.

[2] X. Li, J. Q. Wen, Y. P. Low, et al. Design andfabrication of semiconductor photocatalyst for photocatalytic reduction of CO2 to solar fuel[J]. Science China Materials, 2014, 57: 70-100.

[3] 桥本和仁,藤岛昭主编,邱建荣,朱从善译,图解光催化技术大全,北京: 科学技术出版社,2007.

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