Ce掺杂多级ZnO纳米花的制备及催化性能研究

赵天,刘鸿杰,何熙璞*,王中华,蔡同强,刘立福,黄泽林

(1.广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室， 广西 南宁 530004;2.广西大学 化学化工学院, 广西 南宁 530004)

0 引言

印染废水是我国几种难治理的行业废水之一，其成分复杂、色度高。在印染废水中，有机污染物含量高、毒性大、COD和BOD均处于较高水平。为了解决这一问题，人们一直致力于寻找有效去除污染物的方法，光催化的低能耗、绿色环保等优点使其在污染物去除领域的潜在应用颇受关注[1-3]。

ZnO作为一种重要的半导体光催化剂，在很多领域有着卓越的性能，且具有来源广泛、绿色环保、成本低廉等特点，在光辅助作用下，ZnO能够催化降解各种有机污染物[4]。但由于ZnO自身存在一些缺陷，比如光生电子复合率高、光利用率低等，这些缺陷使ZnO的光催化性能受到了一定程度的限制[5- 6]。目前，主要通过形貌调控、掺杂改性、复合异质等改善ZnO的光催化活性，其中掺杂改性是使ZnO光催化活性增强的常见方法之一[7-10]。研究表明，掺杂过渡金属后可明显提高纳米材料的光催化活性[11-14]。目前在ZnO纳米材料中掺杂金属离子的主要方法有微波、共沉淀、软化学合成和煅烧等[15]。一般的掺杂效应包括增强可见光区的吸附、引入杂质能级和抑制电子空穴复合[16-17]。Mo、Ga、Fe、Eu等过渡金属离子掺杂ZnO纳米晶都能形成良好的形貌[18-22]，可以由此推测，掺杂剂离子和主体晶格间的相互作用能够提高传导电子的能力，从而增强光催化活性。在过渡金属中，由于稀土元素具有较多的电子能级，使其成为光生电子或者空穴的浅势捕获陷阱。……