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1、2 0 0 6 年全国太阳能光化学与光催化学术会议专辑 纳米Z n S 可见光光催化降解曙红 郑梅琴，叶金花，颜桂炀 ( 福建师范大学，化学与材料学院，福建福州，3 5 0 0 0 7 ) 纳米材料是本世纪材料科学研究领域的一个重要方向，是国际科学前沿和世 界性的研究热潮之一【l ，2 】。纳米材料以其独特的表面效应、体积效应及宏观量子 隧道效应等，在电学、磁学、光学、力学、催化等领域呈现出许多优异的性能， 应用前景十分广阔【j J 。 Z n S 是一种应用广泛的半导体材料，主要用于化学化工、国防军工、电子工 业等诸多领域 4 】。众所周知，半导体材料纳米化，不仅能使其吸收波长与荧光发 射光
2、谱发生蓝移，还能产生光学非线性响应，增强纳米粒子的氧化还原能力，表 现出更优异的光电催化活性。势必拓宽其在发光材料、非线性光学材料、光催化 材料等方面的应用。目前，关于纳米Z n S 的制备方法研究已有很多报导，主要有 元素直接反应、离子交换反应、化学沉淀法、微乳液法、水热法、溶剂热合成等 方法【5 培】。不同的制备方法对纳米材料的光电特性有重要影响，水热合成法具有 反应条件温和，操作简单，产量高等优点。本文采用水热法合成了Z n S 纳米粉体， 用x 射线粉末衍射( x R D ) 、紫外可见漫反射光谱( U V 二V i s D R S ) 和透射电镜 ( T E M ) 等方法对其理化性
3、能进行表征，并以曙红作为目标降解物考察其在可 见光下的光催化性能。 主要实验结果与结论 2 T h 由删删 F i g 1 X R Ds p e c t r ao f Z n Ss a m p l e p r e p a r e db yh y d r o t h e r m a lm e t h o d F i g 2T E Ms p e c t r ao fZ n Ss a m p l e sp r e p a r e db yh y d r o t h e r m M m e t h o d ( 1 ：1o o o o o ) 水热法合成的Z n S 样品的X R D 谱图( 图1 )
4、中存在有2 0 分别为2 8 0 、4 8 0 $ D 5 6 0 的三个衍射峰，经X P e r tH i g h S c o r e 软件检索匹配，它们与标准六方晶型Z n S 的 特征衍射峰的峰位相符，表明所制备的样品为六方晶型Z n S 微晶【1 1 1 ，而且样品的 纯度较高。用S c h r e r r e r 公式【1 2 】通过衍射峰宽化法可初步求得样品的晶粒的平均粒 径大约为1 0 n m 。 。， 2 、T E M 分析 图2 为水热法制备的Z n S 样品的透射电镜图谱。由图中可看出，所制备的 样品在电镜下颗粒明显，粒径分布大致在1 0 2 0 n m 之问；分散度较好，
5、虽有发 生少许团聚，究其原因可能是由于纳米粒子的体表比较小，表面不饱和力场较大 造成的。据此可认为，采用水热法制备的Z n S 粉体，在T E M 成像中粒子明显， 其粒子的均匀性和规整程度较好，为纳米尺度且有序度高。 2 3 2 2 0 0 6 年全国太阳能光化学与光催化学术会议专辑 3 、可见光光催化降解曙红的性能 ， ， R e a c t i o nt i m e ( m i n ) W a v e I e n g t h ( n m ) F i g 3 V i s i b l el i g h tp h o t o c a t a l y t i ea c t i v i t yo
6、fn a n oZ n S ( A ) a n dU V - V i ss p e c t r u mo fp h o t o c a t a l y t i c r e a c t i v es o l u t i o n ( B ) 0 - - - Z n S + l i g h t ；A - o n l yl i g h t ；0 - - - d a r kr e a c t i o n 由图3 ( A ) 可见，暗反应时Z n S 几乎不表现出光催化活性( 曲线1 ) ；在单有 光照时曙红的脱色率只有约3 0 ( 曲线2 ) ；但在同时存在催化剂和光照的条件下， 辐照3 h ，对目标降
7、解物的脱色率可达到7 0 左右( 曲线3 ) ，相比于单有光照时， 1 一 零 萎6 0 C o 童4 0 o 8 吕 0) 阂 3 h l 恸c t i o n6 憎( h ) 2 讷 F i g 4T h ec h a n g e so fm i n e r a l i z a t i o nr a t i oa s f u n c t i o no f i r r a d i a t i o nt i m e 其脱色率提高了4 0 。此外，图3 ( B ) 的 光催化反应溶液的紫外可见光谱图中曙 红对应的特征吸收峰强度随辐照时间推 移而逐渐减弱；图4 的矿化率图显示，光 照3h 时矿化率仅有3 0 ，而光照2 4 h 时矿 化率可达9 6 ，表明了染料的降解过程是 先破坏其生色基团脱色，然后再完全矿化 的。 显然，Z n S 在可见光辐照下对曙红溶 液表现出优良的光催化活性。 参考文献( 略)
