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目前,TiO2、SnO2和ZnO等金属氧化物被广泛用作光催化剂。其中,ZnO是一种很有吸引力的宽带隙(3.37eV)半导体光催化剂,其高激子结合能(60meV)使其在室温下具有高效的激子发射。此外,使用ZnO作为光催化剂还具有成本低,无毒,吸收光量子多等优点。然而,由于光生载流子的快速复合抑制了 ZnO的光催化效率,因此,可通过抑制电子空穴对的重新组合提高其光催化性能,而将不同元素掺至ZnO光催化剂中是实现这一途径的有效方法。为了克服传统粉末光催化剂的易分散和难回收等问题,可使用薄膜光催化剂。聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate,PET)在可见光范围内有很高的透过率,是一种良好的衬底材料。以石墨烯或氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)涂覆的PET(GPET或PET-ITO)将PET和石墨烯或ITO的优异性能相结合,为ZnO的生长提供了更优异的柔性生长基底。本文以GPET或PET-ITO为生长基底,采用简单、绿色的水热法合成了掺杂ZnO/GPET 及 ZnO/PET-ITO 复合材料,通过 X-ray Diffraction(XRD)、Field Emission Scanning Electron Microscope(FE-SEM)、X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS)等对制备的样品进行了基础表征,探究了 ZnO纳米结构的生长机制,分析了不同元素掺杂的ZnO/GPET和ZnO/PET-ITO复合结构的光催化性能,并对M-ZnO/GPET可能的光催化机理进行了探讨。本文的研究内容如下:1.采用水热法分别在PET-ITO和GPET基底上成功制备了硼(B)掺杂的B-ZnO纳米棒。缓冲层可以改善B-ZnO生长的取向性,与ZnO/PET-ITO相比,在GPET基底上生长的B-ZnO复合结构更加致密,具有较优异的c-轴择优取向性。光催化性能测试结果说明,B-ZnO/PET-ITO和B-ZnO/GPET的光降解效率分别为69.56%和81.15%,这证实了以石墨烯作为缓冲层的PET柔性生长衬底使B-ZnO拥有更高的光催化活性。与此同时,研究了 B的掺入对B-ZnO/GPET光催化活性的影响,和未掺杂相比,B掺杂后的光催化反应速率比未掺杂时高9.15%。2.在GPET基底上利用水热法制备了不同金属掺杂的M-ZnO/GPET光催化剂(M=Al、Fe、Ni、Mg、Cu),并研究了掺杂金属对ZnO晶体结构、形貌和光催化性能的影响。XRD分析M-ZnO/GPET均具有六方纤锌矿结构,FE-SEM图像显示Al的掺入对ZnO的形貌影响最大,其形貌为片状结构。光催化实验结果表明,在紫外光照射下,与Ni-ZnO/GPET、Al-ZnO/GPET、Mg-ZnO/GPET、Fe-ZnO/GPET 光催化剂相比,Cu-ZnO/GPET具有显著的光催化增强作用,对亚甲基蓝(MB)的降解率为83.35%,同时提出并讨论了金属Fe、Ni和Cu掺杂ZnO增强光催化活性的作用机理。3.在GPET柔性衬底上生长Cu掺杂浓度分别为0%、3%、5%、7%、10%和15%的Cu-ZnO/GPET纳米棒,研究其光催化性能。研究结果表明,Cu的掺杂并没有对ZnO的晶体结构和微观形貌产生较大的影响,而光催化降解活性随着Cu含量的增加呈先增加后降低的趋势,当Cu掺杂浓度为10%时,所制备的Cu-ZnO/GPET的光催化活性最佳。