半導(dǎo)體光催化技術(shù)能直接利用太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化、污染物降解和殺菌消毒等功能,應(yīng)用前景十分廣闊
ZnO是一種常見(jiàn)的半導(dǎo)體光催化材料,具有良好的光電特性、化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性,可應(yīng)用于光電催化領(lǐng)域[1]
棒狀納米ZnO具有空間各向異性,其電化學(xué)性質(zhì)及電子傳輸能力優(yōu)異[2]
ZnO的帶隙能較高,約為3.3 eV,其價(jià)帶、導(dǎo)帶分別高于(H2O/·OH)和(O2/·O2-)的轉(zhuǎn)化電勢(shì),能同時(shí)產(chǎn)生多種活性氧基團(tuán)[3,4],使其光催化及滅菌性能提高;但是,ZnO對(duì)可見(jiàn)光的響應(yīng)較弱,采用摻雜、嵌入、形成異質(zhì)結(jié)等方法對(duì)ZnO改性可降低帶隙能、提高載流子分離效率[5~7]
CdS是一種窄帶隙(2.4 eV)半導(dǎo)體材料,常用作光敏劑促進(jìn)可見(jiàn)光的吸收,尤其是六方晶相CdS晶體對(duì)可見(jiàn)光的響應(yīng)良好
有文獻(xiàn)報(bào)道,由ZnO納米棒和CdS組成的二元異質(zhì)結(jié)光催化體系能有效吸收可見(jiàn)光,提高電子-空穴對(duì)的分離效率和促進(jìn)光催化活性的提升[8,9]
Liu等[10]用水熱法將花狀CdS涂覆在ZnO納米棒表面形成了核殼結(jié)構(gòu),用CdS修飾過(guò)后的ZnO的(001)晶面具有更高的電子傳導(dǎo)和分離性能;Bai等[11]用化學(xué)法將CdS納米顆粒負(fù)載于ZnO納米棒表面構(gòu)建了CdS/ZnO二元異質(zhì)結(jié),該催化劑的電子-空穴分離效率較高,對(duì)Cr(VI)、亞甲基藍(lán)分別展現(xiàn)出良好的光催化還原、光催化降解活性
目前,基于ZnO納米棒和CdS的二元異質(zhì)結(jié)光催化劑制備,普遍采用的策略是將CdS納米晶附著或鑲嵌在ZnO納米棒表面,CdS作為光敏物質(zhì)提高可見(jiàn)光吸收并起到電子傳遞的作用
但是,Lei等也指出,雖然CdS能顯著提高ZnO的光催化性能,但是對(duì)環(huán)境和人類健康不利
Ag、Au、Pt等貴金屬納米顆粒能產(chǎn)生表面等離子共振效應(yīng)(SPR),顯著提高復(fù)合材料對(duì)可見(jiàn)光的吸收
Ha等[12]為了克服ZnO只吸收紫外光的缺點(diǎn),用水熱和光還原兩步法合成了Ag負(fù)載ZnO復(fù)合光催化劑,在ZnO表面負(fù)載Ag納米顆粒形成局部離子表面共振效應(yīng)(LSPR)使ZnO吸收邊緣紅移,極大的增強(qiáng)了對(duì)可見(jiàn)光的吸收,并對(duì)活性紅色偶氮染料和氧氟沙星抗生素有良好的降解效果
同時(shí),Ag納米顆粒還具有良好的導(dǎo)電性能,能轉(zhuǎn)移電子提高電子和空穴的分離率
Zhang等[13]以泡沫鎳為模板成功構(gòu)建Ag-ZnO三維納米棒列陣,在可見(jiàn)光條件下Ag納米顆粒能轉(zhuǎn)移ZnO的光生電子和提高光催化活性
聲明:
“ZnO/CdS/Ag復(fù)合光催化劑的制備及其催化和抗菌性能” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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