氮掺杂氧化锌纳米材料的制备、光催化性能及第一性原理计算

摘要

利用活性屏离子渗氮技术在N2-H2混合气氛下,对ZnO纳米材料进行渗氮处理。通过XRD、TEM测试研究了氮掺杂ZnO纳米材料的物相和形貌;以甲基橙为降解对象,对其光催化性能进行测试;以密度泛函理论(DFT)为基础对氮掺杂前后ZnO纳米材料的电子结构进行了第一性原理计算。结果表明:氮掺杂使ZnO纳米粉体的光催化活性大大提高,其中汞灯照射40 min,甲基橙降解率达98.5%;氙灯照射6 h,甲基橙降解率达83.2%。理论计算表明:氮掺杂后费米能级进入价带,并引入了一窄的深受主能级。