ZnO/In2O3复合空心球的制备及其光电催化葡萄糖降解性能

李卫兵 补钰煜 于建强

(1青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛266042;2青岛大学纤维新材料与现代纺织重点实验室,山东青岛266071)

1 引言

空心球结构的金属氧化物半导体,如TiO2、ZnO、WO3等1-4由于具有较大的比表面积,在光催化污染物降解领域引起广泛的关注.传统的金属氧化物微纳米空心球一般采用二氧化硅、5高分子聚合物、6-8碳颗粒(硬模板)9等模板法制备.通过将适当的金属半导体前驱体沉积或逐层自组装到模板上,然后采用高温烧结、酸碱腐蚀等方式去除模板,即可得到金属半导体空心结构.近年来,一种新颖而简单的金属半导体空心球制备技术引起科研工作者们的高度关注.首先,Sun10和Yu11等在180°C下水热处理右旋葡萄糖,葡萄糖经脱水缩聚形成直径为1 μm左右的碳球.随后Titirici等12将可溶性金属硝酸盐与右旋葡萄糖共混,金属离子与葡萄糖分子羟基以范德华力连接,经过水热脱水便形成了碳-金属离子共混微米球体,最后通过高温处理去除碳核得到金属氧化物半导体空心球.通过此方法可制备Fe2O3、Co3O4、NiO2、In2O3、WO3等半导体空心球.

ZnO半导体13-15的禁带宽度为3.2 eV,由于其光催化性能比TiO2更优异,因此被广泛地认为是有希望的光催化剂之一.In2O3已被应用于制造铟锡氧化物(ITO)透明导电玻璃,16是一种间接禁带的可见光吸收半导体材料(禁带宽度为2.8 eV).ZnO与In2O3纳米晶体接触后,Zn2+和In3+通过晶体界面分别扩散进入对方晶格,当Zn2+进入In2O3纳米晶体后引起In2O3半导体p型掺杂,同时In3+扩散进入ZnO晶体引起ZnO半导体……