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ZnO纳米晶须Al的掺杂及其光催化降解性能
ZnO纳米晶须Al的掺杂及其光催化降解性能研究
摘要：
随着环境污染的不断加剧，光催化降解技术逐渐成为解决水和空气污染问题的一种有效方法。本文研究了ZnO纳米晶须通过Al掺杂后的光催化降解性能。通过扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDX）和X射线衍射分析（XRD）等表征手段对材料进行了表面形貌和组成、结晶结构和晶格参数等方面的分析。同时，利用紫外-可见漫反射光谱（DR-UV-Vis）和光电流-时间（I-t）曲线测试，研究了ZnO纳米晶须Al的光吸收能力和光催化降解性能。
关键词：ZnO纳米晶须；Al掺杂；光催化降解；性能研究
1.引言
水和空气污染给人类生活带来了巨大的威胁，因此研究新型的高效降解污染物的技术显得尤为重要。光催化技术作为一种可再生、无污染的技术，受到了广泛关注。ZnO纳米晶须作为一种应用广泛的光催化材料，具有良好的光吸收性能和化学稳定性，因此成为了研究的热点之一。
2.实验方法
2.1材料制备
在实验室条件下，首先制备了ZnO纳米晶须。然后，采用溶胶凝胶法对纳米晶须进行Al掺杂，掺杂浓度分别为1%、3%和5%。
2.2表征手段
利用SEM对纳米晶须的表面形貌进行观察，EDX对其组成进行分析。通过XRD分析获得材料的晶格结构参数。DR-UV-Vis和I-t曲线测试了材料的光吸收性能和光催化降解性能。
3.结果与讨论
3.1表面形貌和组成分析
SEM图像显示，ZnO纳米晶须呈现出致密的网状结构，掺杂后的样品形貌没有明显变化。EDX结果表明，ZnO掺杂后Al元素的含量逐渐增加。
3.2结晶结构和晶格参数分析
XRD分析结果显示，纯ZnO纳米晶须样品具有典型的六方晶系结构，掺杂后的样品结构没有明显变化。通过计算得到的晶格参数表明，Al掺杂并没有对晶格结构造成明显影响。
3.3光吸收性能和光催化降解性能
DR-UV-Vis光谱结果显示，随着Al掺杂浓度的增加，纳米晶须在可见光区域的吸收能力增强。同时，光电流-时间曲线测试发现，Al掺杂能够显著提高纳米晶须的光催化降解性能，表明Al掺杂可以有效增强光生电子-空穴对的分离效率。
4.结论
通过对纳米晶须进行Al掺杂，本文研究了其光吸收能力和光催化降解性能。实验结果表明，Al掺杂可以显著提高纳米晶须在可见光区域的吸收能力，并且有效增强光生电子-空穴对的分离效率，从而提高了光催化降解性能。这一研究结果为深入理解ZnO纳米晶须的光催化机制以及开发高效光催化材料提供了重要的参考。
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