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氮-铈共掺杂纳米氧化锌的制备及其性能研究
氮-铈共掺杂纳米氧化锌的制备及其性能研究
摘要：
本研究以纳米氧化锌作为基础材料，通过共掺杂氮和铈的方法，制备出氮-铈共掺杂纳米氧化锌。通过X射线衍射仪、透射电子显微镜等测试手段，对样品的结构和形貌进行了表征。结果表明，氮-铈共掺杂纳米氧化锌具有良好的结晶性和高度分散性。对其光催化性能进行了研究，结果表明，共掺杂后的样品在可见光区域有更高的吸光能力和较高的光催化活性。同时，本文还对共掺杂过程和机理进行了探讨，为氮-铈共掺杂纳米氧化锌的应用提供了一定的理论基础。
关键词：氮-铈共掺杂，纳米氧化锌，制备，光催化性能
1.引言
氧化锌是一种重要的半导体材料，具有宽禁带、高电子迁移率、良好的光电转化性能等优点，因此在能源转化、光催化、传感等领域有着广泛的应用。但是，氧化锌的光催化活性主要局限在紫外光区域，限制了其在可见光区域的应用。因此，研究如何提高氧化锌在可见光区域的光催化性能，具有重要意义。
2.实验材料与方法
2.1实验材料
本实验使用氧化锌纳米颗粒作为基础材料，氨气和铈离子作为共掺杂元素。
2.2氮-铈共掺杂纳米氧化锌的制备
首先，在250mL氮气保护条件下，将氧化锌纳米颗粒分散在乙醇中。然后将分散液在60℃下搅拌30min，使得体系达到均匀分散。接下来，将铈离子溶液滴加到氧化锌纳米颗粒分散液中，并继续搅拌5min。最后，将气泡从底部通入氨气，继续搅拌30min，使得氮气和铈离子共掺杂到氧化锌纳米颗粒中。将样品离心、洗涤并干燥得到氮-铈共掺杂纳米氧化锌。
2.3样品表征
使用X射线衍射仪分析样品的晶体结构，使用透射电子显微镜观察样品的形貌。
3.结果与讨论
3.1晶体结构
X射线衍射仪测试结果显示，氮-铈共掺杂纳米氧化锌具有典型的晶体衍射峰，与文献报道的氧化锌纳米颗粒相符合。
3.2形貌表征
透射电子显微镜观察结果显示，共掺杂后的氮-铈纳米颗粒呈现均匀的颗粒形貌，并且分散性良好。
3.3光催化性能
将氮-铈共掺杂纳米氧化锌与纯氧化锌进行了光催化活性比较。结果显示，共掺杂后的氮-铈纳米颗粒在可见光区域呈现出更高的吸光能力，同时具有更高的光催化活性，这主要归因于铈离子的引入和氨气的共掺杂。
4.结论
通过共掺杂氮和铈的方法，制备出了氮-铈共掺杂纳米氧化锌。经表征和测试分析，结果表明共掺杂后的样品具有良好的结晶性和高度分散性，同时在可见光区域呈现出更高的吸光能力和光催化活性。因此，氮-铈共掺杂纳米氧化锌在可见光催化领域具有潜在的应用前景。
参考文献：
[1]Wang,C.,Sun,J.,Wang,X.,etal.(2018).Nitrogen-dopedgraphene-ZnOphotoanodesforhigh-efficiencydye-sensitizedsolarcells.InternationalJournalofHydrogenEnergy,43(14),6903-6913.
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