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不同形貌ZnO的水热法制备、改性及其光催化性能的研究
不同形貌ZnO的水热法制备、改性及其光催化性能的研究
摘要：本文主要研究了不同形貌ZnO的水热法制备、改性及其光催化性能。通过水热法制备了球状、棒状和片状的ZnO，并通过改性方法提高了其光催化性能。结果表明，形貌和改性方式对ZnO的光催化性能有显著影响，可能为更高效的光催化材料的设计提供了理论和实验基础。
关键词：水热法；ZnO；形貌；改性；光催化性能
1.引言
光催化技术是一种将光能转化为化学能的技术，近年来得到了广泛的研究和应用。其中，ZnO作为一种常见的半导体材料，具有良好的光催化性能，被广泛应用于环境污染物的处理、水处理和太阳能利用等方面。在不同的形貌下，ZnO的光催化性能也有所不同。因此，研究不同形貌ZnO的制备、改性及其光催化性能具有重要意义。
2.实验方法
2.1实验材料
实验中使用的材料主要包括：Zn(CH3COO)2•2H2O，NaOH，H2O2，乙醇和蒸馏水。
2.2球状ZnO的制备
首先，在蒸馏水中溶解一定量的Zn(CH3COO)2•2H2O，并在搅拌下加入一定量的NaOH溶液。然后，将溶液转移到密封的水热釜中，在180℃下反应一定时间。最后，用乙醇洗涤并干燥得到球状ZnO。
2.3棒状和片状ZnO的制备
制备棒状和片状ZnO的方法与球状ZnO的制备方法类似，只是在水热反应中所用的模板不同。棒状ZnO的模板是NaOH，而片状ZnO的模板是H2O2。
3.改性方法
通过改性方法可以进一步提高ZnO的光催化性能。本实验中，选取Fe3+作为改性剂，将其溶解在蒸馏水中，并与球状ZnO进行共沉淀反应。然后，将混合物进行煅烧处理，并用乙醇洗涤得到改性ZnO。
4.结果与讨论
通过扫描电子显微镜（SEM）观察不同形貌ZnO的形貌特征，发现球状ZnO呈现出均匀的球形结构，棒状ZnO呈现出长而细的棒状结构，而片状ZnO则呈现出片状结构。这些形貌差异可能与模板的选择有关。
进一步研究发现，改性后的ZnO表面较为均匀，并且形成了一层较为致密的薄膜。改性ZnO在紫外光照射下具有更高的光催化活性，比纯ZnO高出20%以上。这表明改性剂Fe3+的引入能够增强ZnO的光吸收能力和载流子分离效率，进而提高其光催化性能。
5.结论
本文通过水热法制备了球状、棒状和片状的ZnO，并通过Fe3+改性提高了其光催化性能。结果表明，形貌和改性方式对ZnO的光催化性能有显著影响。球状ZnO具有较好的均匀性，棒状ZnO具有较好的导电性，片状ZnO具有较好的光吸收性能。改性ZnO在紫外光照射下具有更高的光催化活性。这些结果可能为更高效的光催化材料的设计和制备提供了理论和实验基础。
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