Sn4+离子掺杂ZnO纳米材料的制备及其光催化性能研究

摘要

采用醇热法,成功制备了锡离子(Sn4+)掺杂摩尔分数分别为1％、3％、5％的氧化锌(ZnO)光催化剂,利用XRD、SEM、TEM、EDS和UV-vis DRS等测试手段探究了Sn4+掺杂量对所得ZnO纳米粒子的结构、形貌及光学性能的影响.结果表明,Sn4+的掺杂并未影响ZnO的晶型和形貌,但是随着掺杂量的增加,ZnO晶粒的尺寸逐渐减小,禁带宽度也相应减小.以对甲基橙(MO)溶液的脱色降解为反应模型,光降解实验结果表明:Sn4+掺杂提高了ZnO纳米粒子的光催化活性,当Sn4+掺杂量为5％时光降解性能最优,降解速率为0.01778 min-1,是纯相ZnO的1.83倍.这可能是因为Sn4+掺杂导致ZnO晶粒尺寸的减小,比表面积增大;此外,杂质能级的引入降低了光激发所需能量,促进了光生电子-空穴对的有效分离.