表面氧空位诱导可见的活动和增强的UV活动的氧化锌1?x光催化剂?
氧化锌1?x光催化剂表面氧空缺是捏造的可控减少H 2。后 介绍了表面氧空缺氧化锌光催化剂,visible-light-driven活动和很高 产生了光电流。紫外线活动退化的MB和光电流增强了 分别为2.2倍和2.5倍。可见光活动产生带隙缩小由于 重叠的帷幔乐队(VB)与O2p表面氧空位。主要的活性物种 光诱导的孔和MB可见光照射下可以完全矿化。VB的重叠 表面氧空位O2p也扩展的宽度VB和导致的增加 光诱导电子空穴对的分离效率和增强紫外线感光 很大。表面氧空位只有提高分离效率,不改变光催化
退化过程,主要的氧化物种仍然是光诱导的洞。大部分氧空位
可以通过减少深度在700°C形成5 h和导致感光的损失由于批量缺陷。 1. Introduction
近年来,光催化作用吸引了大量关注 水处理由于其潜在的用于有机废水 环境修复治疗。1 - 3的关注 已经支付给氧化锌在分解并完成吗 环境污染物和光电的矿化 因为它的特殊的光学和电子转换 属性,氧化能力强、无毒性、低成本和 催化效率高。然而,4 - 13氧化锌遭受 三个主要缺点;它显示visi——几乎没有反应 ble-light,复合光诱导的电子——很高 孔对和患有photocorrosion。14许多作品 致力于克服它的缺点,比如兴奋剂
金属离子和非金属离子,14 - 18高贵的沉积 金属19- 21日,结合另一个半导体。22、23 然而,关于氧化锌已经成功地获得了一些报道 可见的光催化活性高和同步 增加了分离效率的光诱导的电工 tron-hole配对,这有助于增强的 光催化性能。此外,众所周知, 氧空位,起着非常重要的作用 光催化降解后产生。7,24- 28表面氧气 缺陷可以作为光诱导的陷阱以及收费
吸附的吸附电荷转移地点物种可以阻止电子空穴复合,这 有利于提高光催化活性;
而大部分氧缺陷只充当陷阱电荷载体 电子空穴对重组,导致了吗 减少感光。28-31控制氧气
职位空缺表面的光催化剂是非常重要的
获得高的光催化活性。它已经被 由我们组发现,氧化锌纳米颗粒具有高 表面氧浓度空缺不仅可以基因- 可见光催化活性也增加 紫外线性能,通过灵巧的方法 真空还原。32
在这工作,另一个肤浅soft-chemical方法, 降低可控H 2,首先证明了
加工表面oxygen-vacancy氧化锌1?x。高 可见光活性可以捏造和紫外光活性 密度可以明显改善后表面氧vacan - cies介绍了氧化锌减少1?x。亚甲蓝 (MB)被选为模型污染物复合,因为它
是一种常见的染料,其紫外可见光谱可能是用于 监控其退化过程。也是透明的 有机污染物苯酚可以减少约60% 减少氧化锌1?5 h可见光照射后x。高 紫外线和可见光的光催化活性降低 氧化锌1?x与各种氧空位浓度rea - 国家通过调优H 2还原的温度和时间。 可见光光敏的生成 狭窄的带隙。的增强
紫外线光催化活动来自于提高环保总局- 配给效率的光诱导的电子空穴对, 由于扩张的帷幔乐队(VB)引起的 表面氧空位。此外,理论 计算结果也支持上述结论。 2。实验部分 2.1材料制备
氧化锌(纤锌矿,粒子直径30 - 50海里,面积 10.4米2 g?1)商用。所有其他的化学物质 使用试剂品位和使用没有进一步purifica - 。氧化锌样品制备如下:(1) 程序升温还原(TPR)测量
(用化学方法吸收2720、微粒学美国)使用H 2气体 执行在一个特别设计的石英管
0.051 g的纳米氧化锌。管是一个圆柱形 电炉。炉的温度完全
乐于与热电偶由一个可编程调节器。 热电偶是放入石英管和连接 氧化锌的样品。热导检测器(TCD) 是用来检测H 2消费过程中H 2 减少。氧化锌样品预处理氦(他) 气体从室温到130°C 10°C的速度上升
1分钟?1 h,然后自然冷却到室温
再一次在他的气氛中。之后,一个H 2:基于“增大化现实”技术的混合气体 (摩尔比率= 1:9)介绍了自制的石英 管配备了氧化锌样品,气体流量 25毫升分钟?1伴随着温度 5分钟增加到800°C。废气是脱水 使用液体N 2与乙二醇混合。(2)基于TPR 图,减少最优温度范围
455 - 475°C。氢还原法(温度从455年 每隔5°C到475°C,时间在1 - 9 h 2 h 分别为间隔)氧化锌进行准备 样品光催化降解反应。pur -
追逐纳米氧化锌粉末放到一个白手起家的 石英管和连接管放入烤箱
与程序变暖的设备。氧化锌样品预处理 被他气,上面的条件一样
(1),然后一个H 2:基于“增大化现实”技术的混合气体(摩尔比率= 1:9)在内 简化的管流速度25毫升分钟?1。tem - perature过程中增加20°C 设计温度上升10°C分钟?1, 一直为1 - 9 h每隔2 h,分别。最后, 样品自然冷却至室温,
保持H 2:基于“增大化现实”技术的气体混合物 2.2材料表征
高分辨率透射电子显微镜(HR - TEM,杰姆2010 f)操作的加速电压200 千伏。一个大气气体分析系统(希登 QIC20-MS)是用来调查排出气的氧化锌pro - 税率的降低H 2在465°C 5 H和排出气 与H 2吨每天减少氧化锌1?x。的原位 电子顺磁共振(EPR)测量
使用一个恩多谱仪(JEOL ES-ED3X)
室温。g因子是通过的锰作为标准的信号。电子顺磁共振波谱仪是 耦合的计算机数据采集和仪器 控制。检测到的磁参数自由基 通过直接测量得到的磁 场和微波频率。室温照片-
氧化锌发光(PL)光谱和减少氧化锌1?x 样本调查利用PerkinElmer LS55 分光光度计与一个配备了氙气灯(Xe) 激发波长277 nm。紫外可见弥漫性 反射光谱(UVDRS)进行Hita -
气u - 3010,贝索4是用作参考。photocur - 租金和电化学阻抗谱(EIS)
在电化学测量系统(chi - 660 b,中国)。 紫外线得到11 W杀菌灯 可见光照射得到从500 W氙灯 (北京电光源研究所),420海里 截止滤光片。光电化学测量 进行了传统的三电极、单- 隔间玻璃单元,配备了一个合成石英 窗口,使用稳压器。一个标准的频率
细胞与工作电极(ITO /氧化锌和ITO /氧化锌1?x 电极),作为对电极和铂丝 标准甘汞电极作为参比电极(SCE) 在光电研究使用。使用了0.1 Na 2,4 作为电解液的解决方案。的潜力是refe - 芮妮带宽。的光电响应photoca - 催化剂作为光开关测量为0.0 v 有机碳分析仪(TOC-Vwp,日本岛津公司) MB的矿化程度分析的解决方案。 2.3催化评价
的光催化活动准备样本 估计亚甲蓝(MB)的分解
紫外-可见光辐照下的解决方案。通量den - 见面是评估使用紫外线计和辐照计, 分别。由11 W紫外线紫外线来源获得 杀菌灯(λ= 254海里),平均光强
0.96 mW厘米?2。50毫克到加入了光催化剂 准备100毫升1×10?5 MB的水溶液。之前 光辐照,首先超声悬浮体
分散在黑暗中10分钟,然后磁搅拌
15分钟到达absorption-desorption平衡。在 给定的时间间隔,3毫升整除采样和角 人们为了消除光催化剂粒子。同步, 滤液的安娜- MB的解决方案在不同的条件 瘫痪通过记录最大吸收峰的变化
在紫外可见光谱使用日立u - 3010紫外可见斯派克- 光度计。此外,可见光是提供的
卤钨灯(主要功率175 W,λ= 550海里)。的 可见光强度平均为2.5 mW厘米?2。该方法 类似于上面的紫外光降解提到。 进一步降解过程和苯酚的中间体 在减少氧化锌1?x测定,在可见光下
(主要λ= 550海里),通过高效液相色谱分析用紫外检测器 270海里。样品的浓度是L?1 5毫克。
3。结果和讨论
3.1代的可见光催化活性 纯氧化锌和可见光的光催化能力
氧化锌1?x氢还原后催化剂在不同的蛋彩画 温度5 h和不同时期在465°C的退化 MB的调查(可见光区域的范围
400 - 800 nm,主要λ= 550海里)。的光催化降解 过程符合一级动力学拟合,和 的速率常数k值图1 a和B所示, 分别。由于氧化锌很难兴奋通过可见光 辐照,未经处理的氧化锌玩几乎没有作用 降解MB。而减少2 H后,氧化锌1?x拥有 优秀的可见光催化活性。的可见光 光催化活动增强逐渐增加 减少温度或时间;当温度
达到465°C和5小时的时间准备photocata - 罗列出表现出催化活性最高。明显的
速率常数k达到0.522 h?1(降低MB 95%,之后 6 h可见光照射),这是更比
未经处理的氧化锌(k = 0.014 h?1,降解率只有 8%)。然而,在进一步提高温度或 延长时间,降解率降低。这 氧气的差异可能导致的空缺吗 从表面到散装。表面氧空缺
可以作为电荷载体的陷阱以及吸附网站 的电荷转移到吸附物种和pre - 通风口电子和空穴复合,而 批量缺陷只作为电-电荷载子陷阱 特隆和空穴重组在光催化过程。的 增加的相对浓度比散装的缺陷 极大地提高了电子表面缺陷 和空穴分离效率,从而增强了光 催化活性,28岁,反之亦然。 验证可见光催化活性的结果
从减少氧化锌1?x,而不是的光敏作用 MB,33光电流测量通过三个开关 周期的辐照纯氧化锌和氧化锌1?x(后 减少在465°C和700°C 5 h,分别)
电极,在可见光下(λ> 420海里)(图1 c)。就像在 先前的研究,光催化反应
被认为是一个电化学过程,因此,这张照片- 目前被视为等同于photocata - 溶解性活动。34-36此外,这级的 光电流直接反映页岩煤油-的数量 能产生电子和空穴但少问候
有辱人格的衬底(ITO)的差异。氧化锌电极的 几乎没有光电流响应,而氧化锌1?x