纳米ZnO可见光催化活性的改善及其降解性能

陈海燕^1,2，胡海平^1,2，甘建昌^1,2，黄珍^1,2，李欢^1,2，刘笑开^1,2，王辉虎^1,2

1. 湖北工业大学绿色轻工材料湖北省重点实验室2. 湖北工业大学材料与化学工程学院

摘 要：由于半导体ZnO禁带宽度较宽,因而其可见光催化活性较差。本文分别采用N掺杂、碳包覆、贵金属修饰以及半导体复合等方式来改善纳米ZnO的可见光催化活性,并以罗丹明B为降解污染物,对比了不同材料可见光催化降解有机污染物的效率。研究结果显示以氨水为氮源,通过水热法制备的氮掺杂N-ZnO光催化剂,相比于纯ZnO,对可见光吸收增强。采用葡萄糖水热碳化法所制备的C@N-ZnO样品则对有机污染物具有强的吸附能力,贵金属沉积所获得的样品Au/C@N-ZnO与半导体复合所制备的复合结构CdS/Au/C@N-ZnO在可见光区域具有更强的吸收能力。稳态和瞬态荧光光谱显示氧缺陷、贵金属沉积以及半导体复合形成异质结可有效提高光生载流子的分离效率,从而提高催化剂的光降解效率,并对催化机理进行了初步探讨。可见光催化降解罗丹明B结果显示CdS/Au/C@N-ZnO样品的反应速率是纯ZnO的6.7倍。

关键词：ZnO;氮掺杂;碳包覆;半导体耦合;光催化;