ZnO/TiO2納米復合光催化劑的簡易制備及其光催化性能研究

潘澤美，張秋平，，宋曼，袁歡，劉禹彤，蘇元捷，徐明

（1 西南民族大學 電子信息學院 信息材料四川省高校重點實驗室，成都 610041）

（2 電子科技大學 電子科學與工程學院電子薄膜與集成器件國家重點實驗室，成都 610054）

（3 福建師范大學 物理學院 超導與材料應用實驗室，福州 350117）

0 引言

非均相光催化技術具有操作條件溫和、以太陽能為能源消耗等優點，是能源及環境領域研究的熱點，已被廣泛應用于新能源（如氫氣）生產、環境修復（如污水處理、空氣凈化等）、化學試劑合成（如二氧化碳還原、固氮等）等［1］。在這些應用中，金屬化合物半導體光催化劑發揮著關鍵作用，主要包括金屬氧化物（二氧化鈦（Titanium dioxide，TiO2）、氧化鋅（Zinc oxide，ZnO）、三氧化鎢（Tungsten trioxide，WO3）等）和硫屬化合物（硫化鎘（Cadmium sulfide，CdS）、硫化鋅（Zinc sulfide，ZnS）、硒化鎘（Cadmium selenide，CdSe）等）等［1-2］。其中，ZnO 因其無毒性、化學穩定性、壓電性、價格低廉等特點得到廣泛研究和應用［3-8］。例如，XU W 等根據ZnO 激子結合能（60 meV）大的特性，將其作為光電材料制作了發光二極管［9］；DAO T D 等利用ZnO 的帶隙能大（3.37 eV），僅對紫外光有響應的特性，開發了高靈敏度的紫外光探測器［10］。然而，ZnO 作為光催化劑，在太陽光利用方面受限于其大的帶隙能，可見光利用率低。此外，雖然ZnO 為直接帶隙半導體，但光照產生的電子-空穴還是會很快在體內及表面快速復合，光誘導的氧化還原反應效率仍然很低。為此，研究人員研發了一些改性催化劑的方法，如金屬或非金屬離子摻雜［11-12］、無機染料敏化［13］、貴金屬沉積［14］以及半導體復合［15-18］等。

在這些方法中，半導體復合具有明顯的優勢，特別是由帶隙能相似的TiO2（3.2 eV）和ZnO（3.37 eV）為組分構成的納米復合光催化劑，因研究廣泛、制備工藝成熟、廉價易得等優點備受關注。……