3ZnO的制备方法设计

错误!未找到引用源。首先合成氨基功能化四氧化三铁（NH2-Fe3O4）,以NH2-Fe3O4为磁性材料，六水合硝酸锌（Zn（NO3）·6H2O）为锌源，在表面活性剂PEG-400的辅助下采用水热法制备了PEG-400修饰的氧化锌复合材料（NH2-Fe3O4@PEG@ZnO），研究结果表明复合材料的禁带宽度减小至2.5eV，比表面积增大到11.43m2.g-1，在紫外光照射20min后复合材料对罗丹明B溶液的光降解效率达到99.36%，且经过10次循环使用后催化活性无明显降低，这说明磁性材料复合的半导体光催化剂具有良好的化学稳定性和优异的可循环使用性能。图4.7-SEQ图4.7-\*ARABIC1Zn1-xCox0样品(a)对RhB的降解曲线和(b)一阶动力学曲线。综上所述，金属掺杂、非金属掺杂、共掺杂、半导体复合、构筑异质结、碳材料复合以及磁性材料复合均是提高ZnO光催化性能的有效手段。金属掺杂可以拓宽ZnO在太阳光谱中的光响应范围，同时掺杂的金属离子可以成为电子的接受体，捕获从价带激发到导带中的光生电子，提高电子的迁移速率，减少光生电子-空穴对的复合几率；非金属掺杂通过取代ZnO中的部分氧原子，或者向ZnO晶格中引入晶体氧空位，使ZnO的价带变宽，禁带变窄，拓宽光响应范围；共掺杂主要是通过两种元素的协同作用，抑制光生电子-空穴对的复合，并拓宽ZnO在太阳光谱中的光响应范围；半导体复合主要是基于两种禁带宽度不同的半导体材料，在能带匹配的基础上促使光生电子与空穴对的有效分离；构筑异质结通过两种半导体材料带隙能量的差异促进光生电子-空穴对的分离；碳材料复合是通过增大ZnO的比表面积，促进光催化剂与污染物的有效接触；磁性材料复合是通过减少ZnO催化剂在回收过程中的损失，实现催化剂的循环再利用，这些方法均已被证明是改善ZnO的光催化性能的有效手段。5结论与展望5.1结论本文从光催化机理、制备方法和改性手段三个方面对近年来ZnO光催化剂的研究进展进行了详细阐述，重点总结了ZnO光催化剂催化活性的改性方法。研究人员不仅通过改变纳米ZnO的表面形貌、减小粒径、增大比表面积等手段，增加ZnO催化剂表面的氧化还原反应活性位点；还采用了金属掺杂、非金属掺杂、共掺杂手段向ZnO晶体中引入氧空穴、晶体缺陷或者杂原子，拓宽价带，减小禁带宽度，降低光生电子和空穴对的复合几率、缩短电子的跃迁路径、拓宽催化剂在太阳能光谱中的响应范围；通过将ZnO与催化性能更优异的半导体进行复合提高催化剂的催化活性；采用能带匹配的方法构筑异质结，有效抑制光生电子-空穴对的复合几率，延长载流子的使用寿命；采用比表面较大的碳材料与之复合，有效增大ZnO的比表面积，促进光催化剂与污染物的有效接触，提高催化剂对污染物的吸附性能，同时碳材料作为光生电子捕获剂降低光生电子-空穴对的复合几率；与磁性材料复合减少ZnO催化剂在回收过程中的损失，实现催化剂的循环再利用，科学解决水污染问题。5.2展望光催化技术作为一种环境友好型水处理技术，在降解有毒有害污染物方面表现出良好的效果，具有广泛的应用前景。为了得到高效、化学稳定性良好和光催化性能更加优异的ZnO光催化剂，提高ZnO在光催化领域的实际使用价值，无论是在制备方法还是改性手段都需要深入探究和改进，研究路径包括：（1）控制制备成本，优化制备工艺，提高催化剂对太阳光的利用率的同时，保持其良好的化学稳定性，是今后的研究目标之一；（2）光催化剂在回收利用过程中的损失是制约其实际应用的主要因素之一，如何保证其结构稳定的同时提高回收利用率，还需要进行深入研究；（3）将光催化技术与微生物技术、物理、化学处理等众多技术进行结合，