ZnS納米材料的制備及表面改性對光催化活性的研究.pdf

1、環(huán)境污染已成為21世紀(jì)影響人類生存與發(fā)展的重要問題之一,半導(dǎo)體光催化去除環(huán)境污染物是近年發(fā)展起來的一種高級水處理技術(shù),設(shè)計與制備高效、穩(wěn)定、具有可見光活性的催化劑是實現(xiàn)其應(yīng)用的關(guān)鍵。硫化鋅(ZnS)是一類重要的光催化材料,但禁帶較寬,只能被波長小于367 nm的紫外光激發(fā),限制了其在光催化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。本文基于ZnS對太陽能利用率低和光催化效率低等問題,采用Co摻雜改性的方法,以提高ZnS對可見光的吸收和光催化活性；利用XRD、SEM

2、、XPS和紫外可見光譜等測試手段對材料的微觀結(jié)構(gòu)、表面形貌和光催化特性進(jìn)行了研究。
　　 以乙酸鋅、乙酸鈷和硫脲等為原料,采用水熱法合成了結(jié)晶好、細(xì)小、顆粒分布均勻的Co摻雜ZnS粉體,討論了Co摻雜量對ZnS的結(jié)構(gòu)、形貌和光催化性能的影響。微觀結(jié)構(gòu)分析表明,ZnS晶體的生長存在擇優(yōu)取向,顆粒大小不均。Co摻雜改變晶粒的生長特性和表面形貌,所制備的樣品具有單分散性、顆粒分布均勻,平均粒徑為200nm。高分辨透射電鏡分析表明,球顆

3、粒為多晶結(jié)構(gòu),由許多小尺寸的納米晶(4nm)團(tuán)聚而成。UV-vis測試表明,Co摻雜ZnS粉體使其吸收邊紅移,實現(xiàn)可見光響應(yīng),對甲基橙溶液的光催化降解活性遠(yuǎn)優(yōu)于純ZnS粉體。受鏑燈照射120min后,2％Co摻雜ZnS的光催化降解效率為100％,而純ZnS粉體僅只50％。
　　 此外,還研究了Co2+表面吸附對ZnS粉體光催化活性的影響。研究發(fā)現(xiàn),ZnS表面吸附Co2+也可以提高ZnS對甲基橙的光催化性能,光照120 min后,