ZnO/La2O3納米復合粉體的光催化性能研究

耿樹東

摘 要：文章采用固相合成法制備了納米ZnO/La2O3納米復合粉體。用高壓汞燈和太陽光照射降解摻有復合粉體的亞甲基藍溶液，通過時間和降解率曲線，對其光催化活性進行分析。從而得出最佳降解條件。

關鍵詞：氧化鋅；復合粉體；光催化

引言

ZnO是一種重要的半導體材料，具有半導體催化劑的電子結構，對應于波長為387nm的紫外光。作為一種重要的光催化劑，是性能及其優異的氧化物半導體材料，近年來得到了人們廣泛的研究。但是，以純的ZnO材料作為光催化劑，其效率較低，工程應用困難。研究發現，通過摻雜可有效提高其催化效率，文章把La2O3摻入ZnO制備出納米復合粉體，并研究其光催化性能。

1 實驗部分

按化學劑量比稱取一定量的Zn（NO3）2（ZnSO4、ZnCl2或Zn（CH3COO）2）、無水Na2CO3和La（CH3COO）3，分別放入研缽中研磨后，并混合均勻，再研磨20min，并用去離子水洗滌，過濾，然后放到真空干燥箱中干燥。放到馬弗爐中在不同的溫度下進行高溫煅燒，得到目標產物。

在反應體系中摻入適量的十二烷基苯磺酸鈉、乙二醇、硝酸鈉和乙酸鈉作為分散劑用于制備納米ZnO/La2O3，其他過程與上述制備過程類似。

稱取一定量的樣品，放入具有一定濃度的有機物中，在不同的pH值和溫度下，在攪拌作用下，用高壓汞燈照射，每隔15分鐘取一次樣品，用721分光光度計測其吸光度，做出時間和降解率曲線。通過降解率曲線，找出最佳的降解條件。

同理，以太陽光作為照射源。重復上述催化降解實驗。

2 光催化性能分析

圖1為不同煅燒溫度下得到的ZnO/La2O3粉體（La2O3的摻雜量為1.1%）紫外光催化降解亞甲基藍的曲線。從圖中可知，350℃煅燒時粉體的粒徑雖然比較小，比表面積增大了，但其表面上卻存在更多的復合中心，光催化效果不好。從不同曲線的對比可以看出，隨著粒徑的增大，光催化降解率逐漸降低。燒結溫度為600℃時，由于La3+的離子半徑大于Zn2+的，造成進入ZnO晶格的困難。但也正因為此原因，在界面處Zn2+可以替代稀土氧化物中的La3+，這種替代使n型半導體轉化成了p型半導體，粉體的光催化活性明顯減弱。當燒結溫度為400℃時，高壓汞燈照射90min后，從以上分析可以得出，粉體的最佳煅燒溫度為400℃。

3 結束語

利用固相合成法，在硝酸鋅的體系中加入適量的十二烷基苯磺酸鈉分散劑，燒結溫度為400℃，La2O3摻雜量為1.1%時制備的ZnO/La2O3粉體的光降解性能最好，且太陽光催化效果好于高壓汞燈。

參考文獻

[1]沈茹娟，賈殿贈，等.納米氧化鋅的固相合成及其氣敏特性[J].無機化學學報，2000，16（6）：906-910.

[2]胡春，劉景娟，等.ZnO催化劑對苯胺光降解的研究[J].環境科學學報，1998，18（1）：81-85.

摘 要：文章采用固相合成法制備了納米ZnO/La2O3納米復合粉體。用高壓汞燈和太陽光照射降解摻有復合粉體的亞甲基藍溶液，通過時間和降解率曲線，對其光催化活性進行分析。從而得出最佳降解條件。

關鍵詞：氧化鋅；復合粉體；光催化

引言

ZnO是一種重要的半導體材料，具有半導體催化劑的電子結構，對應于波長為387nm的紫外光。作為一種重要的光催化劑，是性能及其優異的氧化物半導體材料，近年來得到了人們廣泛的研究。但是，以純的ZnO材料作為光催化劑，其效率較低，工程應用困難。研究發現，通過摻雜可有效提高其催化效率，文章把La2O3摻入ZnO制備出納米復合粉體，并研究其光催化性能。

1 實驗部分

按化學劑量比稱取一定量的Zn（NO3）2（ZnSO4、ZnCl2或Zn（CH3COO）2）、無水Na2CO3和La（CH3COO）3，分別放入研缽中研磨后，并混合均勻，再研磨20min，并用去離子水洗滌，過濾，然后放到真空干燥箱中干燥。放到馬弗爐中在不同的溫度下進行高溫煅燒，得到目標產物。

在反應體系中摻入適量的十二烷基苯磺酸鈉、乙二醇、硝酸鈉和乙酸鈉作為分散劑用于制備納米ZnO/La2O3，其他過程與上述制備過程類似。

稱取一定量的樣品，放入具有一定濃度的有機物中，在不同的pH值和溫度下，在攪拌作用下，用高壓汞燈照射，每隔15分鐘取一次樣品，用721分光光度計測其吸光度，做出時間和降解率曲線。通過降解率曲線，找出最佳的降解條件。

同理，以太陽光作為照射源。重復上述催化降解實驗。

2 光催化性能分析

圖1為不同煅燒溫度下得到的ZnO/La2O3粉體（La2O3的摻雜量為1.1%）紫外光催化降解亞甲基藍的曲線。從圖中可知，350℃煅燒時粉體的粒徑雖然比較小，比表面積增大了，但其表面上卻存在更多的復合中心，光催化效果不好。從不同曲線的對比可以看出，隨著粒徑的增大，光催化降解率逐漸降低。燒結溫度為600℃時，由于La3+的離子半徑大于Zn2+的，造成進入ZnO晶格的困難。但也正因為此原因，在界面處Zn2+可以替代稀土氧化物中的La3+，這種替代使n型半導體轉化成了p型半導體，粉體的光催化活性明顯減弱。當燒結溫度為400℃時，高壓汞燈照射90min后，從以上分析可以得出，粉體的最佳煅燒溫度為400℃。

3 結束語

利用固相合成法，在硝酸鋅的體系中加入適量的十二烷基苯磺酸鈉分散劑，燒結溫度為400℃，La2O3摻雜量為1.1%時制備的ZnO/La2O3粉體的光降解性能最好，且太陽光催化效果好于高壓汞燈。

參考文獻

[1]沈茹娟，賈殿贈，等.納米氧化鋅的固相合成及其氣敏特性[J].無機化學學報，2000，16（6）：906-910.

[2]胡春，劉景娟，等.ZnO催化劑對苯胺光降解的研究[J].環境科學學報，1998，18（1）：81-85.

摘 要：文章采用固相合成法制備了納米ZnO/La2O3納米復合粉體。用高壓汞燈和太陽光照射降解摻有復合粉體的亞甲基藍溶液，通過時間和降解率曲線，對其光催化活性進行分析。從而得出最佳降解條件。

關鍵詞：氧化鋅；復合粉體；光催化

引言

ZnO是一種重要的半導體材料，具有半導體催化劑的電子結構，對應于波長為387nm的紫外光。作為一種重要的光催化劑，是性能及其優異的氧化物半導體材料，近年來得到了人們廣泛的研究。但是，以純的ZnO材料作為光催化劑，其效率較低，工程應用困難。研究發現，通過摻雜可有效提高其催化效率，文章把La2O3摻入ZnO制備出納米復合粉體，并研究其光催化性能。

1 實驗部分

按化學劑量比稱取一定量的Zn（NO3）2（ZnSO4、ZnCl2或Zn（CH3COO）2）、無水Na2CO3和La（CH3COO）3，分別放入研缽中研磨后，并混合均勻，再研磨20min，并用去離子水洗滌，過濾，然后放到真空干燥箱中干燥。放到馬弗爐中在不同的溫度下進行高溫煅燒，得到目標產物。

在反應體系中摻入適量的十二烷基苯磺酸鈉、乙二醇、硝酸鈉和乙酸鈉作為分散劑用于制備納米ZnO/La2O3，其他過程與上述制備過程類似。

稱取一定量的樣品，放入具有一定濃度的有機物中，在不同的pH值和溫度下，在攪拌作用下，用高壓汞燈照射，每隔15分鐘取一次樣品，用721分光光度計測其吸光度，做出時間和降解率曲線。通過降解率曲線，找出最佳的降解條件。

同理，以太陽光作為照射源。重復上述催化降解實驗。

2 光催化性能分析

圖1為不同煅燒溫度下得到的ZnO/La2O3粉體（La2O3的摻雜量為1.1%）紫外光催化降解亞甲基藍的曲線。從圖中可知，350℃煅燒時粉體的粒徑雖然比較小，比表面積增大了，但其表面上卻存在更多的復合中心，光催化效果不好。從不同曲線的對比可以看出，隨著粒徑的增大，光催化降解率逐漸降低。燒結溫度為600℃時，由于La3+的離子半徑大于Zn2+的，造成進入ZnO晶格的困難。但也正因為此原因，在界面處Zn2+可以替代稀土氧化物中的La3+，這種替代使n型半導體轉化成了p型半導體，粉體的光催化活性明顯減弱。當燒結溫度為400℃時，高壓汞燈照射90min后，從以上分析可以得出，粉體的最佳煅燒溫度為400℃。

3 結束語

利用固相合成法，在硝酸鋅的體系中加入適量的十二烷基苯磺酸鈉分散劑，燒結溫度為400℃，La2O3摻雜量為1.1%時制備的ZnO/La2O3粉體的光降解性能最好，且太陽光催化效果好于高壓汞燈。

參考文獻

[1]沈茹娟，賈殿贈，等.納米氧化鋅的固相合成及其氣敏特性[J].無機化學學報，2000，16（6）：906-910.

[2]胡春，劉景娟，等.ZnO催化劑對苯胺光降解的研究[J].環境科學學報，1998，18（1）：81-85.