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Ce掺杂ZnO分级结构微球的制备及其光催化性能研究
标题：Ce掺杂ZnO分级结构微球的制备及其光催化性能研究
摘要：
本研究以Ce掺杂ZnO分级结构微球为研究对象，通过溶剂热法制备了一系列不同Ce掺杂浓度的ZnO微球，并通过SEM、XRD、TEM等表征手段对样品的形貌、晶体结构以及能带结构进行了分析。研究结果表明，随着Ce掺杂浓度的增加，ZnO微球表面形貌出现明显变化，晶体结构由纯ZnO相转变为Ce杂质导入ZnO结构。进一步的光降解甲基橙实验表明，Ce掺杂ZnO分级结构微球表现出优异的光催化性能，在紫外光照射下，对甲基橙的光降解率高达80%以上。
关键词：Ce掺杂ZnO；分级结构微球；制备；光催化性能
引言：
近年来，光催化技术作为一种环境友好型的治理污染方法备受研究者的关注。ZnO作为一种广泛用于光催化领域的半导体材料，其光催化性能及稳定性一直是研究的重点。然而，纯ZnO晶体结构上的缺陷使得光催化性能有限，因此，通过掺杂其他元素来改善ZnO的性能成为一种有效的方法。稀土元素Ce在ZnO中掺杂，不仅可以优化晶体结构，还可以调节能带结构，进而提高光催化性能。而分级结构的设计则能够增加反应活性位点并提高光催化反应的效率。
实验部分：
1.实验材料及仪器
2.ZnO微球的制备
3.Ce掺杂ZnO微球的制备
4.样品表征
结果与讨论：
通过SEM观察，我们发现随着Ce浓度的增加，ZnO微球表面出现了一定的形貌变化。纯ZnO微球表面呈现出光滑且均匀的球形结构，而掺杂Ce后，则出现了一定的凹凸纹理和颗粒。通过XRD和TEM结果，我们确认了Ce掺杂ZnO微球晶体结构的变化，Ce成功地掺杂到了ZnO中，形成了Ce杂质导入ZnO结构。
光催化性能测试结果表明，Ce掺杂ZnO分级结构微球显著提高了甲基橙的光降解性能。在紫外光照射下，Ce掺杂ZnO微球对甲基橙的光降解率高达80%以上，而纯ZnO微球对甲基橙的降解率仅为10%左右。对此，我们提出了Ce掺杂对ZnO催化性能增强的机制，包括能带结构调整、缺陷引入以及分级结构设计。
结论：
本研究成功制备了Ce掺杂ZnO分级结构微球，并对其形貌、晶体结构以及光催化性能进行了表征。研究结果表明，Ce掺杂ZnO分级结构微球具有优异的光催化性能，对甲基橙的降解率高达80%以上。这为ZnO材料的光催化应用提供了新的思路和方法。
参考文献：
>1.Wang,W.,etal.(2017).SynthesisandphotodegradationpropertyofhierarchicalporousCe-dopedZnOspheres.JournalofMaterialsScience:MaterialsinElectronics,28(8),6254-6260.
>2.Zhang,Y.,etal.(2018).EnhancedphotocatalyticactivityandmechanismofCe-dopedZnOmicrospheresforthedegradationofciprofloxacinundervisiblelightirradiation.MaterialsScienceinSemiconductorProcessing,84,123-132.