第一性原理研究Ag掺杂及缺陷共存对ZnO光催化性质的影响
2021-12-15张海峰程彩萍伊思静
人工晶体学报 2021年11期
关键词:模型
张海峰,王 彬,程彩萍,伊思静
(山西农业大学基础部,晋中 030801)
0 引 言
水污染是人类要面对和解决的重大环境问题。水体中常见的污染物有重金属、病原微生物、含氧阴离子及有机污染物等,其中酚类化合物和有机染料因其在水中难分解且毒性较大,成为具有挑战性的污染物[1]。与传统有机污染物降解相比,光催化因降解效率高、成本低廉、环境友好等特点成为一种新的有效的环境脱毒技术[2]。ZnO具有表面活性高、化学性质稳定以及在自然界中含量丰富等特点,使其在光催化领域备受关注。当ZnO表面受到能量高于其带隙的光源照射时,光催化过程就会进行。此时ZnO表面会产生大量的电子-空穴对,其中大部分电子-空穴对复合猝灭失去光催化作用,剩余的电子-空穴对与环境中的O2、H2O和OH-等发生一系列反应生成·HO和H2O2等强氧化性物质,进而将有机污染物降解为H2O、CO2和无机小分子等[3]。ZnO是直接宽带隙半导体,禁带宽度为3.37 eV,这意味着ZnO对可见光是不发生响应的,只有在紫外光照射下才能激发出光催化性能。高的电子-空穴对复合率和低的太阳光利用率,影响了ZnO在光催化领域的应用[4]。
大量实验证实Ag掺杂可以有效提高ZnO对太阳光的吸收率,降低电子-空穴对的复合率,提高对有机污染物的降解率。Ag/ZnO纳米材料的光催化性能在很大程度上取决于其制备方法,这给优化制备方案带来了挑战和机遇[5-13]。Ramasamy等[5]合成了Ag掺杂的ZnO光催化剂,并用于阿替洛尔和对乙酰氨基酚的降解。……
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