淺析新型納米半導(dǎo)體包覆材料的制備及其光催化性能

彭鑫

摘 要：文章首先以氧化鋅為例介紹了新型半導(dǎo)體包裹材料的性能并分析了半導(dǎo)體光催化技術(shù)的催化機(jī)理、特點(diǎn)，然后闡述了氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的兩種制備方法，最后通過實(shí)驗(yàn)分析的形式研究了氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的光催化性能。

關(guān)鍵詞：新型納米半導(dǎo)體 制備 實(shí)驗(yàn) 光催化技術(shù)

中圖分類號：O643 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0001-02

隨著新型材料的不斷涌現(xiàn)，各生產(chǎn)、加工行業(yè)對其各項(xiàng)性能的關(guān)注程度也大大提升，其中針對半導(dǎo)體材料光催化性能的研究也越來越多。氧化鋅作為光催化劑有著價(jià)格實(shí)惠、無毒、高效等優(yōu)點(diǎn)，雖然其催化機(jī)理與氧化鈦相似，但是氧化鋅光催化劑的吸光效率更好，因此有可能會(huì)成為取代氧化鈦的新型光催光劑。

氧化鋅自然條件下，氧化鋅主要以纖鋅礦的結(jié)構(gòu)形式存在，其光電性能、電磁波吸收能力以及熱穩(wěn)定性都非常好，在壓電傳感器、紫外光發(fā)射器、顯示器、導(dǎo)電薄膜、表面波吸收以及太陽能電池等方面都有著非常廣泛的應(yīng)用，是一種應(yīng)用潛力很大的新型半導(dǎo)體材料。在對太陽能開發(fā)力度不斷加大的未來，半導(dǎo)體材料的發(fā)展空間更大。

1 半導(dǎo)體光催化的機(jī)理、特點(diǎn)

1.1 半導(dǎo)體光催化的機(jī)理

在半導(dǎo)體中，未被占的高能導(dǎo)帶以及被占的低能價(jià)帶組成了其能帶結(jié)構(gòu)，由于價(jià)帶和導(dǎo)帶處于分離狀態(tài)，它們之間的能級距離就叫做帶隙寬度。半導(dǎo)體的這種結(jié)構(gòu)就是其光特性的基礎(chǔ)，當(dāng)與半導(dǎo)體帶隙寬度匹配的光波照射半導(dǎo)體光催化劑時(shí)，價(jià)帶電子就會(huì)吸收光的能量而發(fā)生躍遷，直接跨過能級距離躍遷到導(dǎo)帶上去，價(jià)帶就會(huì)因此出現(xiàn)空穴，引起光電子和空穴的競爭。當(dāng)它們分離時(shí)，能夠運(yùn)動(dòng)到半導(dǎo)體表面，能量匹配的電子就會(huì)被空穴捕獲使得空穴具有強(qiáng)氧化性，而電子本身就具有較強(qiáng)的還原性，因此半導(dǎo)體內(nèi)部就產(chǎn)生了電子對。

1.2 半導(dǎo)體光催化的特點(diǎn)

首先，半導(dǎo)體所使用的光催化劑的污染小，并且沒有毒性，催化效率高；其次，半導(dǎo)體光催化幾乎沒有選擇性，因此適用范圍較廣，降解效率與除凈度都比較高。在光催化過程中能將大部分有機(jī)污染物氧化，產(chǎn)生水、二氧化碳以及無機(jī)鹽等無害物質(zhì)；再次，半導(dǎo)體的光催化反應(yīng)一般在室溫條件下進(jìn)行，條件溫和并且操作簡單；最后，半導(dǎo)體光催化技術(shù)除了可以利用紫外光，也可以利用太陽光進(jìn)行反應(yīng)。在太陽的照射下，半導(dǎo)體催化劑可以將太陽光吸收并轉(zhuǎn)化為化學(xué)能或者電能，而由于太陽能取之不盡用之不竭的特點(diǎn)，半導(dǎo)體光催化技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用也有了更加廣闊的空間。

2 氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的制備方法

氧化鋅納米半導(dǎo)體材料的準(zhǔn)備方法主要有兩種，分別是草酸沉淀法和檸檬酸絡(luò)合法。

（1）草酸沉淀法制備氧化鋅納米半導(dǎo)體材料。

將濃度為0.5 mol/L的硝酸鋅溶液置于燒杯中，然后將鋅離子與草酸物質(zhì)量之比為1.0∶1.5的草酸溶液加入其中，產(chǎn)生白色沉淀以后繼續(xù)攪拌2 h，然后對沉淀進(jìn)行分離、洗滌以及干燥操作，并在500 ℃的溫度下煅燒1 h，就可以得到氧化鋅試樣，將其記為試樣A。

（2）檸檬酸絡(luò)合法制備氧化鋅納米半導(dǎo)體材料。

將濃度為0.5 mol/L的硝酸鋅溶液置于燒杯中，然后將鋅離子與檸檬酸物質(zhì)量之比為1.0∶1.5的檸檬酸溶液加入其中，然后再加入適量的乙二醇，攪拌溶液讓其均勻分散，之后將其置于超聲波中進(jìn)行超聲分散半個(gè)小時(shí)，形成均勻的溶膠，接著在80 ℃的恒溫下讓溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)槟z。將凝膠狀態(tài)的混合物置于100 ℃的烤箱中加熱變成干凝膠，然后將其研碎，并在500 ℃的溫度下煅燒一個(gè)小時(shí)，所得到的氧化鋅試樣記為B。

3 氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的光催化性能研究

納米材料由于粒徑非常小，因此空穴和電子從半導(dǎo)體內(nèi)部躍遷到表面的時(shí)間更短，產(chǎn)生光電子流的速度就更快。此外，半導(dǎo)體材料的比表面積較大，因此催化劑的吸附性能會(huì)更好。因此猜測，納米半導(dǎo)體材料具有非常好的光催化效果。以下通過實(shí)驗(yàn)的方法對其光催化性進(jìn)行驗(yàn)證。

3.1 實(shí)驗(yàn)過程

為了研究氧化鋅的光催化性能，我們還需要將其置于光催化反應(yīng)器上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先將15 mg氧化鋅催化劑加入到50 ml質(zhì)量濃度為20 mg/L的甲基橙溶液中，置于超聲波中進(jìn)行超聲分散，15 min以后放到暗處攪拌大約10 min左右時(shí)間，讓氧化鋅催化劑與染料充分混合并達(dá)到吸附與脫附平衡。然后打開光催化反應(yīng)器的高壓泵燈，每間隔一定時(shí)間就取一次樣。取來的試樣首先進(jìn)行離心，然后利用分光計(jì)測定其吸光度，在吸光度基礎(chǔ)上計(jì)算甲基橙溶液的降解率。此外，為了突出實(shí)驗(yàn)效果，還需要進(jìn)行一組僅有光照以及在暗處加入氧化鋅催化劑的對比實(shí)驗(yàn)，并在溶液光催化降解以后進(jìn)行可見光吸收光譜測試。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及光催化性能分析

由圖1、圖2我們可以知道，沒有光照時(shí)甲基橙的降解率非常低，也就說明在無光照條件下，氧化鋅的催化性能比較差。在僅有光照的情況下，甲基橙幾乎沒有降解率，而在既有光照也有光催化劑的情況下，甲基橙的降解率明顯升高。并且圖中顯示，光照時(shí)間為30 min時(shí)，試樣A的甲基橙降低率在94.36%，而試樣B的降解率則為81.75%。這說明氧化鋅催化劑對甲基橙的降解作用屬于光降解，并且催化活性非常好。草酸沉淀法制備得到的氧化鋅顆粒由于粒徑較小，并且中間部分空心，比表面積更大，因此光催化性能更好。

4 結(jié)語

在時(shí)代的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步下，研究新型材料來滿足人們不斷上升的各種需求已經(jīng)是一項(xiàng)非常重要的時(shí)代性課題。而隨著能源危機(jī)的出現(xiàn)，世界各國均已開始投入對太陽能的開發(fā)與利用研究工作中。在這樣的發(fā)展形勢下，研究新型納米半導(dǎo)體材料及其光催化性能對于緩解能源危機(jī)有著重要意義。氧化鋅作為一種新型納米半導(dǎo)體材料，有著非常多的應(yīng)用優(yōu)勢，開發(fā)潛力非常大。其制備方法主要有草酸沉淀法以及檸檬酸絡(luò)合法，通過實(shí)驗(yàn)我們知道，氧化鋅催化劑的催化活性非常好，并且兩種氧化鋅半導(dǎo)體的制備方法中，草酸沉淀法不僅操作簡單，催化效率也更好。

參考文獻(xiàn)

[1] 禹崇菲.新型納米BiVO_4的制備、表征及其光催化性能研究[D].河南師范大學(xué)，2013.

[2] 楊艷青.粘土—等離子體復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究[D].武漢理工大學(xué)，2012.

[3] 趙麗.共軛高分子/Fe2O3納米復(fù)合材料的制備及其光催化性能[D].西北師范大學(xué)，2011.

[4] 楚慧慧.半導(dǎo)體光催化材料的制備及其光催化性能研究[D].河南師范大學(xué)，2011.

摘 要：文章首先以氧化鋅為例介紹了新型半導(dǎo)體包裹材料的性能并分析了半導(dǎo)體光催化技術(shù)的催化機(jī)理、特點(diǎn)，然后闡述了氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的兩種制備方法，最后通過實(shí)驗(yàn)分析的形式研究了氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的光催化性能。

關(guān)鍵詞：新型納米半導(dǎo)體 制備 實(shí)驗(yàn) 光催化技術(shù)

中圖分類號：O643 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0001-02

隨著新型材料的不斷涌現(xiàn)，各生產(chǎn)、加工行業(yè)對其各項(xiàng)性能的關(guān)注程度也大大提升，其中針對半導(dǎo)體材料光催化性能的研究也越來越多。氧化鋅作為光催化劑有著價(jià)格實(shí)惠、無毒、高效等優(yōu)點(diǎn)，雖然其催化機(jī)理與氧化鈦相似，但是氧化鋅光催化劑的吸光效率更好，因此有可能會(huì)成為取代氧化鈦的新型光催光劑。

氧化鋅自然條件下，氧化鋅主要以纖鋅礦的結(jié)構(gòu)形式存在，其光電性能、電磁波吸收能力以及熱穩(wěn)定性都非常好，在壓電傳感器、紫外光發(fā)射器、顯示器、導(dǎo)電薄膜、表面波吸收以及太陽能電池等方面都有著非常廣泛的應(yīng)用，是一種應(yīng)用潛力很大的新型半導(dǎo)體材料。在對太陽能開發(fā)力度不斷加大的未來，半導(dǎo)體材料的發(fā)展空間更大。

1 半導(dǎo)體光催化的機(jī)理、特點(diǎn)

1.1 半導(dǎo)體光催化的機(jī)理

在半導(dǎo)體中，未被占的高能導(dǎo)帶以及被占的低能價(jià)帶組成了其能帶結(jié)構(gòu)，由于價(jià)帶和導(dǎo)帶處于分離狀態(tài)，它們之間的能級距離就叫做帶隙寬度。半導(dǎo)體的這種結(jié)構(gòu)就是其光特性的基礎(chǔ)，當(dāng)與半導(dǎo)體帶隙寬度匹配的光波照射半導(dǎo)體光催化劑時(shí)，價(jià)帶電子就會(huì)吸收光的能量而發(fā)生躍遷，直接跨過能級距離躍遷到導(dǎo)帶上去，價(jià)帶就會(huì)因此出現(xiàn)空穴，引起光電子和空穴的競爭。當(dāng)它們分離時(shí)，能夠運(yùn)動(dòng)到半導(dǎo)體表面，能量匹配的電子就會(huì)被空穴捕獲使得空穴具有強(qiáng)氧化性，而電子本身就具有較強(qiáng)的還原性，因此半導(dǎo)體內(nèi)部就產(chǎn)生了電子對。

1.2 半導(dǎo)體光催化的特點(diǎn)

首先，半導(dǎo)體所使用的光催化劑的污染小，并且沒有毒性，催化效率高；其次，半導(dǎo)體光催化幾乎沒有選擇性，因此適用范圍較廣，降解效率與除凈度都比較高。在光催化過程中能將大部分有機(jī)污染物氧化，產(chǎn)生水、二氧化碳以及無機(jī)鹽等無害物質(zhì)；再次，半導(dǎo)體的光催化反應(yīng)一般在室溫條件下進(jìn)行，條件溫和并且操作簡單；最后，半導(dǎo)體光催化技術(shù)除了可以利用紫外光，也可以利用太陽光進(jìn)行反應(yīng)。在太陽的照射下，半導(dǎo)體催化劑可以將太陽光吸收并轉(zhuǎn)化為化學(xué)能或者電能，而由于太陽能取之不盡用之不竭的特點(diǎn)，半導(dǎo)體光催化技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用也有了更加廣闊的空間。

2 氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的制備方法

氧化鋅納米半導(dǎo)體材料的準(zhǔn)備方法主要有兩種，分別是草酸沉淀法和檸檬酸絡(luò)合法。

（1）草酸沉淀法制備氧化鋅納米半導(dǎo)體材料。

將濃度為0.5 mol/L的硝酸鋅溶液置于燒杯中，然后將鋅離子與草酸物質(zhì)量之比為1.0∶1.5的草酸溶液加入其中，產(chǎn)生白色沉淀以后繼續(xù)攪拌2 h，然后對沉淀進(jìn)行分離、洗滌以及干燥操作，并在500 ℃的溫度下煅燒1 h，就可以得到氧化鋅試樣，將其記為試樣A。

（2）檸檬酸絡(luò)合法制備氧化鋅納米半導(dǎo)體材料。

將濃度為0.5 mol/L的硝酸鋅溶液置于燒杯中，然后將鋅離子與檸檬酸物質(zhì)量之比為1.0∶1.5的檸檬酸溶液加入其中，然后再加入適量的乙二醇，攪拌溶液讓其均勻分散，之后將其置于超聲波中進(jìn)行超聲分散半個(gè)小時(shí)，形成均勻的溶膠，接著在80 ℃的恒溫下讓溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)槟z。將凝膠狀態(tài)的混合物置于100 ℃的烤箱中加熱變成干凝膠，然后將其研碎，并在500 ℃的溫度下煅燒一個(gè)小時(shí)，所得到的氧化鋅試樣記為B。

3 氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的光催化性能研究

納米材料由于粒徑非常小，因此空穴和電子從半導(dǎo)體內(nèi)部躍遷到表面的時(shí)間更短，產(chǎn)生光電子流的速度就更快。此外，半導(dǎo)體材料的比表面積較大，因此催化劑的吸附性能會(huì)更好。因此猜測，納米半導(dǎo)體材料具有非常好的光催化效果。以下通過實(shí)驗(yàn)的方法對其光催化性進(jìn)行驗(yàn)證。

3.1 實(shí)驗(yàn)過程

為了研究氧化鋅的光催化性能，我們還需要將其置于光催化反應(yīng)器上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先將15 mg氧化鋅催化劑加入到50 ml質(zhì)量濃度為20 mg/L的甲基橙溶液中，置于超聲波中進(jìn)行超聲分散，15 min以后放到暗處攪拌大約10 min左右時(shí)間，讓氧化鋅催化劑與染料充分混合并達(dá)到吸附與脫附平衡。然后打開光催化反應(yīng)器的高壓泵燈，每間隔一定時(shí)間就取一次樣。取來的試樣首先進(jìn)行離心，然后利用分光計(jì)測定其吸光度，在吸光度基礎(chǔ)上計(jì)算甲基橙溶液的降解率。此外，為了突出實(shí)驗(yàn)效果，還需要進(jìn)行一組僅有光照以及在暗處加入氧化鋅催化劑的對比實(shí)驗(yàn)，并在溶液光催化降解以后進(jìn)行可見光吸收光譜測試。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及光催化性能分析

由圖1、圖2我們可以知道，沒有光照時(shí)甲基橙的降解率非常低，也就說明在無光照條件下，氧化鋅的催化性能比較差。在僅有光照的情況下，甲基橙幾乎沒有降解率，而在既有光照也有光催化劑的情況下，甲基橙的降解率明顯升高。并且圖中顯示，光照時(shí)間為30 min時(shí)，試樣A的甲基橙降低率在94.36%，而試樣B的降解率則為81.75%。這說明氧化鋅催化劑對甲基橙的降解作用屬于光降解，并且催化活性非常好。草酸沉淀法制備得到的氧化鋅顆粒由于粒徑較小，并且中間部分空心，比表面積更大，因此光催化性能更好。

4 結(jié)語

在時(shí)代的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步下，研究新型材料來滿足人們不斷上升的各種需求已經(jīng)是一項(xiàng)非常重要的時(shí)代性課題。而隨著能源危機(jī)的出現(xiàn)，世界各國均已開始投入對太陽能的開發(fā)與利用研究工作中。在這樣的發(fā)展形勢下，研究新型納米半導(dǎo)體材料及其光催化性能對于緩解能源危機(jī)有著重要意義。氧化鋅作為一種新型納米半導(dǎo)體材料，有著非常多的應(yīng)用優(yōu)勢，開發(fā)潛力非常大。其制備方法主要有草酸沉淀法以及檸檬酸絡(luò)合法，通過實(shí)驗(yàn)我們知道，氧化鋅催化劑的催化活性非常好，并且兩種氧化鋅半導(dǎo)體的制備方法中，草酸沉淀法不僅操作簡單，催化效率也更好。

參考文獻(xiàn)

[1] 禹崇菲.新型納米BiVO_4的制備、表征及其光催化性能研究[D].河南師范大學(xué)，2013.

[2] 楊艷青.粘土—等離子體復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究[D].武漢理工大學(xué)，2012.

[3] 趙麗.共軛高分子/Fe2O3納米復(fù)合材料的制備及其光催化性能[D].西北師范大學(xué)，2011.

[4] 楚慧慧.半導(dǎo)體光催化材料的制備及其光催化性能研究[D].河南師范大學(xué)，2011.

摘 要：文章首先以氧化鋅為例介紹了新型半導(dǎo)體包裹材料的性能并分析了半導(dǎo)體光催化技術(shù)的催化機(jī)理、特點(diǎn)，然后闡述了氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的兩種制備方法，最后通過實(shí)驗(yàn)分析的形式研究了氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的光催化性能。

關(guān)鍵詞：新型納米半導(dǎo)體 制備 實(shí)驗(yàn) 光催化技術(shù)

中圖分類號：O643 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0001-02

隨著新型材料的不斷涌現(xiàn)，各生產(chǎn)、加工行業(yè)對其各項(xiàng)性能的關(guān)注程度也大大提升，其中針對半導(dǎo)體材料光催化性能的研究也越來越多。氧化鋅作為光催化劑有著價(jià)格實(shí)惠、無毒、高效等優(yōu)點(diǎn)，雖然其催化機(jī)理與氧化鈦相似，但是氧化鋅光催化劑的吸光效率更好，因此有可能會(huì)成為取代氧化鈦的新型光催光劑。

氧化鋅自然條件下，氧化鋅主要以纖鋅礦的結(jié)構(gòu)形式存在，其光電性能、電磁波吸收能力以及熱穩(wěn)定性都非常好，在壓電傳感器、紫外光發(fā)射器、顯示器、導(dǎo)電薄膜、表面波吸收以及太陽能電池等方面都有著非常廣泛的應(yīng)用，是一種應(yīng)用潛力很大的新型半導(dǎo)體材料。在對太陽能開發(fā)力度不斷加大的未來，半導(dǎo)體材料的發(fā)展空間更大。

1 半導(dǎo)體光催化的機(jī)理、特點(diǎn)

1.1 半導(dǎo)體光催化的機(jī)理

在半導(dǎo)體中，未被占的高能導(dǎo)帶以及被占的低能價(jià)帶組成了其能帶結(jié)構(gòu)，由于價(jià)帶和導(dǎo)帶處于分離狀態(tài)，它們之間的能級距離就叫做帶隙寬度。半導(dǎo)體的這種結(jié)構(gòu)就是其光特性的基礎(chǔ)，當(dāng)與半導(dǎo)體帶隙寬度匹配的光波照射半導(dǎo)體光催化劑時(shí)，價(jià)帶電子就會(huì)吸收光的能量而發(fā)生躍遷，直接跨過能級距離躍遷到導(dǎo)帶上去，價(jià)帶就會(huì)因此出現(xiàn)空穴，引起光電子和空穴的競爭。當(dāng)它們分離時(shí)，能夠運(yùn)動(dòng)到半導(dǎo)體表面，能量匹配的電子就會(huì)被空穴捕獲使得空穴具有強(qiáng)氧化性，而電子本身就具有較強(qiáng)的還原性，因此半導(dǎo)體內(nèi)部就產(chǎn)生了電子對。

1.2 半導(dǎo)體光催化的特點(diǎn)

首先，半導(dǎo)體所使用的光催化劑的污染小，并且沒有毒性，催化效率高；其次，半導(dǎo)體光催化幾乎沒有選擇性，因此適用范圍較廣，降解效率與除凈度都比較高。在光催化過程中能將大部分有機(jī)污染物氧化，產(chǎn)生水、二氧化碳以及無機(jī)鹽等無害物質(zhì)；再次，半導(dǎo)體的光催化反應(yīng)一般在室溫條件下進(jìn)行，條件溫和并且操作簡單；最后，半導(dǎo)體光催化技術(shù)除了可以利用紫外光，也可以利用太陽光進(jìn)行反應(yīng)。在太陽的照射下，半導(dǎo)體催化劑可以將太陽光吸收并轉(zhuǎn)化為化學(xué)能或者電能，而由于太陽能取之不盡用之不竭的特點(diǎn)，半導(dǎo)體光催化技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用也有了更加廣闊的空間。

2 氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的制備方法

氧化鋅納米半導(dǎo)體材料的準(zhǔn)備方法主要有兩種，分別是草酸沉淀法和檸檬酸絡(luò)合法。

（1）草酸沉淀法制備氧化鋅納米半導(dǎo)體材料。

將濃度為0.5 mol/L的硝酸鋅溶液置于燒杯中，然后將鋅離子與草酸物質(zhì)量之比為1.0∶1.5的草酸溶液加入其中，產(chǎn)生白色沉淀以后繼續(xù)攪拌2 h，然后對沉淀進(jìn)行分離、洗滌以及干燥操作，并在500 ℃的溫度下煅燒1 h，就可以得到氧化鋅試樣，將其記為試樣A。

（2）檸檬酸絡(luò)合法制備氧化鋅納米半導(dǎo)體材料。

將濃度為0.5 mol/L的硝酸鋅溶液置于燒杯中，然后將鋅離子與檸檬酸物質(zhì)量之比為1.0∶1.5的檸檬酸溶液加入其中，然后再加入適量的乙二醇，攪拌溶液讓其均勻分散，之后將其置于超聲波中進(jìn)行超聲分散半個(gè)小時(shí)，形成均勻的溶膠，接著在80 ℃的恒溫下讓溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)槟z。將凝膠狀態(tài)的混合物置于100 ℃的烤箱中加熱變成干凝膠，然后將其研碎，并在500 ℃的溫度下煅燒一個(gè)小時(shí)，所得到的氧化鋅試樣記為B。

3 氧化鋅納米半導(dǎo)體材料包覆材料的光催化性能研究

納米材料由于粒徑非常小，因此空穴和電子從半導(dǎo)體內(nèi)部躍遷到表面的時(shí)間更短，產(chǎn)生光電子流的速度就更快。此外，半導(dǎo)體材料的比表面積較大，因此催化劑的吸附性能會(huì)更好。因此猜測，納米半導(dǎo)體材料具有非常好的光催化效果。以下通過實(shí)驗(yàn)的方法對其光催化性進(jìn)行驗(yàn)證。

3.1 實(shí)驗(yàn)過程

為了研究氧化鋅的光催化性能，我們還需要將其置于光催化反應(yīng)器上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先將15 mg氧化鋅催化劑加入到50 ml質(zhì)量濃度為20 mg/L的甲基橙溶液中，置于超聲波中進(jìn)行超聲分散，15 min以后放到暗處攪拌大約10 min左右時(shí)間，讓氧化鋅催化劑與染料充分混合并達(dá)到吸附與脫附平衡。然后打開光催化反應(yīng)器的高壓泵燈，每間隔一定時(shí)間就取一次樣。取來的試樣首先進(jìn)行離心，然后利用分光計(jì)測定其吸光度，在吸光度基礎(chǔ)上計(jì)算甲基橙溶液的降解率。此外，為了突出實(shí)驗(yàn)效果，還需要進(jìn)行一組僅有光照以及在暗處加入氧化鋅催化劑的對比實(shí)驗(yàn)，并在溶液光催化降解以后進(jìn)行可見光吸收光譜測試。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及光催化性能分析

由圖1、圖2我們可以知道，沒有光照時(shí)甲基橙的降解率非常低，也就說明在無光照條件下，氧化鋅的催化性能比較差。在僅有光照的情況下，甲基橙幾乎沒有降解率，而在既有光照也有光催化劑的情況下，甲基橙的降解率明顯升高。并且圖中顯示，光照時(shí)間為30 min時(shí)，試樣A的甲基橙降低率在94.36%，而試樣B的降解率則為81.75%。這說明氧化鋅催化劑對甲基橙的降解作用屬于光降解，并且催化活性非常好。草酸沉淀法制備得到的氧化鋅顆粒由于粒徑較小，并且中間部分空心，比表面積更大，因此光催化性能更好。

4 結(jié)語

在時(shí)代的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步下，研究新型材料來滿足人們不斷上升的各種需求已經(jīng)是一項(xiàng)非常重要的時(shí)代性課題。而隨著能源危機(jī)的出現(xiàn)，世界各國均已開始投入對太陽能的開發(fā)與利用研究工作中。在這樣的發(fā)展形勢下，研究新型納米半導(dǎo)體材料及其光催化性能對于緩解能源危機(jī)有著重要意義。氧化鋅作為一種新型納米半導(dǎo)體材料，有著非常多的應(yīng)用優(yōu)勢，開發(fā)潛力非常大。其制備方法主要有草酸沉淀法以及檸檬酸絡(luò)合法，通過實(shí)驗(yàn)我們知道，氧化鋅催化劑的催化活性非常好，并且兩種氧化鋅半導(dǎo)體的制備方法中，草酸沉淀法不僅操作簡單，催化效率也更好。

參考文獻(xiàn)

[1] 禹崇菲.新型納米BiVO_4的制備、表征及其光催化性能研究[D].河南師范大學(xué)，2013.

[2] 楊艷青.粘土—等離子體復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究[D].武漢理工大學(xué)，2012.

[3] 趙麗.共軛高分子/Fe2O3納米復(fù)合材料的制備及其光催化性能[D].西北師范大學(xué)，2011.

[4] 楚慧慧.半導(dǎo)體光催化材料的制備及其光催化性能研究[D].河南師范大學(xué)，2011.