贵金属ag沉积zno薄膜的光催化性能研究

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------贵金属Ag沉积ZnO薄膜的光催化性能研究研究与开发文章编号：1001-9642（2011）1-0001-03王英连1，曾仁芬1，叶君耀2（1景德镇陶瓷学院机电系，景德镇333403；2景德镇陶瓷学院信息工程学院，景德镇333403）【摘要】采用真空蒸发镀膜的方法在预先制备好的厚度为200nm的氧化锌薄膜表面沉积了贵金属Ag，并对其光吸收和光催化性能进行了研究。结果表明，沉积Ag厚度为5n

2、m的薄膜比纯氧化锌薄膜的光催化效率提高了约20%，同时也比沉积Ag厚度为2nm的薄膜光催化效果好,且在太阳光照射下的光催化效率比在紫外光照射下高出9%。【关键词】ZnO薄膜，贵金属Ag沉积，光催化中图分类号：TQ174.75+6文献标识码：A引言目前，半导体光催化技术在降解处理污水有机物方面的研究已成为人们关注的焦点。宽禁带半导体氧化物的光催化活性是其中最为活跃的研究方向，以TiO2和ZnO为代表，人们已经对其粉体氧化物的光催化性能进行了较为深入的研究[1-2]，但存在的最大问题是粉体难以回收，容易造成二次污染。为了解决这一问题，研究者转而对氧化物薄膜进行研究，同时对制备方法

3、[3]、成膜条件[4]、降解条件[5]及——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------掺杂改性[6]等各种因素的研究，都是为了提高光催化性能而进行的。ZnO薄膜禁带宽度为3.3eV，是一种良好的半导体光催化材料，其光催化特性近年来也备受关注。半导体表面沉积贵金属有利于电子-空穴对的有效分离，降低光催化剂的带隙能，提高催化剂的活性。常用的贵金属有Pt、Ag、A

4、u等。本文用真空蒸发镀膜的方法在纳米氧化锌薄膜表面沉积了贵金属Ag，并对改性后薄膜的光吸收和光催化性能进行了研究。1实验部分1.1样品的制备采用溶胶凝胶方法在石英片上反复浸渍提拉薄膜，直到达所需厚度200nm，然后放入马弗炉中400℃退火2小时。再用OMEI型热蒸发真空镀膜机在现有的厚度为200nm的ZnO薄膜上蒸镀贵金属Ag，本底真空为1.5×10-3Pa，使贵金属在高温灼烧下熔融蒸发，蒸气沉积到ZnO薄膜上形成薄层。实验中制备了Ag的厚度分别为2nm和5nm的两组样品。收稿日期：2009-8-24基金项目：江西省自然科学基金项目(2007GZW0787)作者简介:王英连，

5、(1980－)，女，山东泰安人，硕士，讲师，研究方向：功能薄膜材料。E-Mail：sdwyl@126.com2020│中国陶瓷││中国陶瓷│CHINACERAMICSCHINACERAMICS││2011(47)2011(47)第3期第3期1.2样品的表征——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------图1样品的紫外可见吸收谱Fig.1UV-visspectr

6、aofsamples如图1所示为贵金属Ag沉积后ZnO薄膜的紫外可见吸收谱，贵金属的沉积厚度为2nm和5nm两个量。由图可知，沉积贵金属后样品的紫外吸收谱整体上呈提升的趋势，吸收限也向可见光方向发生了移动。沉积金属厚度为5nm的ZnO薄膜要比沉积金属厚度为2nm的薄膜的吸收谱提升更高，吸收线更加向可见光方向移动，并且对可见光的吸收也逐渐增强。2光催化测试及机理分析2.1测试方法本实验选用苯酚水溶液为降解对象,光照一段时间后，用UV-1800紫外可见分光光度计以4-氨基氨替比林直接光度法在510nm波长处测定不同反应时间苯酚溶液的吸光度。苯酚水溶液的浓度与分光光度计所测得的吸光

7、度呈线性关系，所以其光催化降解效率η可用下式计算：其中A1为苯酚水溶液的初始吸光度，A2为苯酚水溶液的末态吸光度。2.2Ag层厚度对光催化效果的影响图2所示为薄膜样品在紫外光照射下的光催化效率与时间的关系曲线。试验结果表明，经过5个小时的降解，纯ZnO薄膜的光催化效率仅为63.2%，而蒸镀贵金属Ag厚度为5nm的薄膜样品的光催化活性有了大幅提高，——————————————————————————————————————------------------------------------------