ZnO复合材料光催化降解水中污染物及其光生电荷行为的研究

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以自然界广泛存在、取之不尽的太阳能为驱动力的光催化剂因其绿色、价格低廉等优势在环保领域引起了人们的关注。ZnO,一种多功能的无机半导体材料,具有较大的激子结合能和电子迁移率,在光电传感领域有广泛的应用;同时其合成简单、形貌丰富、热稳定性好,有望成为传统光催化剂TiO2的替代品。然而载流子复合严重,对太阳光的利用不足(Eg3.37 eV),易受光腐蚀等缺点限制了它的进一步利用。近年来,人们普遍采用离子掺杂、构筑异质结、表面修饰等方法对其进行调控,使得ZnO的光催化活性有了明显的改善。在我们的工作中,通过碱土元素Mg掺杂、半导体CeO2/ZnSe复合、负载贵金属Pt的方法来增强ZnO的光催化性能;更重要的是,针对大部分研究关于光催化降解过程中的机理尚不明确的问题,我们利用表面光伏技术(SPV,TPV,SPC)详细研究并分析了光生电荷行为,为光催化剂的设计提供了新的思路,开展的主要工作如下:1.采用简易的化学沉淀法合成了Mg-ZnO光催化剂,在碘镓紫外灯下测试了降解RhB的活性,并利用功函测试,表面光伏技术对光生电荷行为进行了研究,提出了光催化活性提高的理论。2.采用水热法和光还原法合成了Pt/CeO2/ZnO三元复合材料,碘镓紫外灯下测试了降解RhB和苯酚的活性,通过活性物种捕获实验并结合表面光伏技术和固体荧光等测试,揭示了Pt、CeO2和ZnO之间的强相互作用,讨论了可能的光催化机理。3.两步水浴-离子交换法合成了一系列ZnSe/ZnO微球。可见光下(λ>420nm)测试了光催化降解RhB和Cr(VI)的活性,通过电化学交流阻抗谱测定(EIS),表面光伏技术和固体荧光等测试对样品界面光生电荷行为进行了研究,提出了增强光催化活性的原因。
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