Yb离子掺杂纳米ZnO的合成及其光催化性能研究.pdfVIP

助 材 料 2011年第12期(42)卷 Yb离子掺杂纳米 ZnO的合成及其光催化性能研究 彭天右 ，吕红金 ，肖江蓉 ，刘宇珊 (1．武汉大学 化学与分子科学学院，湖北 武汉 430072； 2．湖北省产品质量监督检验研究院，湖北 武汉 430061) 摘 要： 直接沉淀法制备纳米 ZnO后利用浸渍法制 在形式对催化性能的影响。鉴于此 ，本文在直接沉淀 备其 Yb计掺 杂产物 ，以 XRD、FESEM、HRTEM、 法的基础上 ，通过调节反应条件制备粒度分布范 围较 XPS、漫反射 吸收光谱和分光光度法等研究 了粉体 的 窄、六方纤锌矿结构的纳米 ZnO粉体，并采用浸渍法 特征及光催化性能。结果表明 500℃煅烧获得的纳米 制备其 Yb抖掺杂产物 。对 比研究了纳米 ZnO及其 ZnO具有六方纤锌矿结构，粒径分布范围较窄；适量的 Yb。掺杂产物对罗丹明B的光催化降解性能 。 Yb抖掺杂能有效地提 高纳米 ZnO对罗丹明B的光催 2 实 验 化降解效率。 关键词 ： 纳米 ZnO；直接沉淀法 ；稀土掺杂 ；光催化降 2．1 纳米 ZnO及其 Yb抖掺杂产物的制备 解 称取 29．75g的Zn(NO。) ·6H O溶于水 ，加入 中图分类号 ： 0643 文献标识码 ：A 2．0g的PEG 600配制成 1．0mol／L的Zn 溶液；再称 文章编号 ：1001—9731(2011)12-2146-04 取 31．6g的NH HCO。溶于水配制成浓度为 2．0otol／ L的溶液 ；将上述 Zn 溶液滴加到 NH HCO。溶液， l 引 言 当滴加至Zn抖溶液用量一半时，搅拌陈化 10min后继 氧化锌 (ZnO)是一种具有优异性 能的宽禁带 (约 续滴加至终点 pH值为 7．3O。离心分离 ，用 lmol／L 3．3eV)半导体材料 ，因其无毒、成本低等优点在光催 的NH HCO。和无水乙醇分别洗涤 3次，60℃烘干后 化领域具有潜在的应用前景 [1]。通过对 ZnO进行形 500℃煅烧 2h，即得到纳米 ZnO粉体。 貌调控_3“]、金属 (Ag、Pt、Pd等)表面担载[5 以及金属 称取上述煅烧产物 1．0g，加入一定体积 的0．05 或非金属元素掺杂_1叼等方式可 以有效地提高其光催 mol／L的Yb(NO )。溶液 ，超声分散约 45min，静置 化活性 。例如，贵金属负载不仅能有效地减少光生载 24h后离心分离，80℃烘干 ，500℃煅烧 2h，得到 Yb计 流子的复合，还可以改变半导体的能带结构，提高其光 掺杂产物。按理论掺杂量分别为 0、0．1 、0．25 、 利用效率 。Ullah等[1们的研究结果也表明，金属离 0．5 和 0．75 (质量分数)，计算相应 的Yb(NO。)。 子掺杂也能降低光生载流子 的复合速率 ，扩展其光谱 溶液的体积。所用试剂均为分析纯 ，实验用水均为去 响应范围。稀土离子拥有未充满的 4f电子结构和丰 离子水 。 富的电子能级 ，其氧化物具有吸附选择性强、电子型导 2．2 材料表征 电性等特点_1，且可作为路易斯碱和其它 的路易斯酸 以XRD-6000型 x射线衍射仪 (岛津 ，CuKs 一 0．15418nm)对合成样 品的晶相组成进行分析 ；运用 形成络合物，利于有机污染物在半