具有高催化活性的Ag复合Sm:ZnO纳米复合材料的制备、表征以及光催化机理研究

• 作者: 马超 余飞 孙翼飞 袁欢 徐明
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 化学
• 关键词: 高分子网络凝胶法 光催化 Sm掺杂 Ag/ZnO
• 年，卷（期）: 2022,（8）
• 所属期刊栏目: 无机非金属及其复合材料|INORGANIC MATERIALS AND CERAMIC MATRIX COMPOSITES
• 页码范围: 42-49
• 页数: 8页
• 分类号: O614
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.21010244

摘要

本工作同时利用稀土元素掺杂和贵金属复合的独特性质对ZnO基复合材料的光学性质以及光催化性能进行调制,采用简便的高分子网络凝胶一步法成功制备了Ag复合Sm:ZnO纳米复合光催化剂.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对Ag复合Sm:ZnO复合光催化剂进行表征,结果表明,该复合光催化剂具有较好的结晶性和丰富的表面缺陷,Sm以Sm3+的形式进入了ZnO晶格,而Ag以单质的形式复合在ZnO表面.通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、光致发光光谱(PL)和表面光电压(SPV)的测试分析表明,Sm掺杂在提升Ag/ZnO对可见光的利用率的同时,还能更好地抑制光生载流子的复合.以亚甲基蓝(MB)作为模拟污染物的光催化实验表明,在模拟太阳光条件下,光照10 min,Ag复合Sm:ZnO可完全降解MB,其光催化效率是Ag/ZnO的2.44倍.五次循环降解实验验证了其光催化效率的稳定性.对光催化机理的分析表明,Ag复合Sm:ZnO复合材料光催化性能的提升得益于Sm掺杂和Ag复合的协同效应.一方面,Sm、Ag的同时引入能使样品具有较好的结晶性和丰富的表面缺陷;另一方面,Sm掺杂引入的杂质能级加上Ag复合产生的表面等离子体共振效应在提升催化剂对可见光吸收的同时,也更利于光生电子的有效迁移,实现了光生载流子的更有效分离.