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ZnOAgBr复合纳米棒的制备及其光催化性能研究
摘要
本研究通过溶液法合成了一种ZnOAgBr复合纳米棒，并通过XRD、SEM、EDS、UV-Vis等手段对其结构与性质进行了表征。结果表明，该复合纳米棒呈现直接带隙结构，具有良好的光催化性能，在可见光下对罗丹明B具有很好的降解效果，并且可重复使用。该工作为基于半导体的光催化应用提供了一种新的复合材料。
关键词：ZnO，AgBr，复合纳米棒，光催化
Abstract
Inthisstudy,aZnOAgBrcompositenanorodwassynthesizedbysolutionmethod,anditsstructureandpropertieswerecharacterizedbyXRD,SEM,EDS,UV-Visandothermethods.Theresultsshowedthatthecompositenanorodhadadirectbandgapstructureandgoodphotocatalyticperformance.IthadagooddegradationeffectonrhodamineBundervisiblelight,andcouldbereused.Thisworkprovidesanewcompositematerialforsemiconductor-basedphotocatalyticapplications.
Keywords:ZnO,AgBr,compositenanorod,photocatalysis
引言
随着工业的迅速发展，社会对环境问题的关注越来越高。光催化技术作为一种无二次污染的绿色技术已经成为了处理有机污染物的一种重要手段。研究表明，半导体光催化技术可以有效地降解有机污染物，其中以氧化锌（ZnO）材料最为常用。ZnO具有优良的光电化学性能，广泛应用于污染物降解、氢气产生和光催化水解等方面。但是，ZnO带隙能量位于紫外区域，只有1%的光可以用于光催化反应，限制了其在可见光区域中的应用。因此，通过结构设计和制备新型半导体材料，增强其在可见光区域的吸收效果呈现出非常重要的现实意义。
实验部分
1.实验材料
Zn(NO3)2·6H2O，AgNO3，NaBr，NaOH，罗丹明B，UV-Vis分光光度计（TU-1901），扫描电镜（SEM）（S-4800），能谱仪（EDS）（QUANTAX800）。
2.合成ZnOAgBr复合纳米棒方法
将0.5M的AgNO3溶液和0.5M的NaBr溶液加入烧杯中，充分混合后加入NaOH溶液调节pH至10，放置15分钟后，加入Zn(NO3)2·6H2O溶液，并保持pH值不变。加热至80℃，搅拌180分钟，然后静置冷却至常温，抽滤并用乙醇分散，干燥后得到ZnOAgBr复合纳米棒。
3.检测方法
（1）结构表征：使用X射线衍射仪（XRD）对样品的结构进行表征。
（2）形貌表征：使用扫描电镜（SEM）检测纳米棒的表面形貌，并利用能谱仪（EDS）检测其组成。
（3）光催化表征：使用UV-Vis分光光度计测量样品在可见光区域的吸收谱，并对罗丹明B进行光催化降解反应。
结果与讨论
1.结构表征
XRD结果如图所示，SAED图显示了棒状单晶的结构，材料的晶面面心立方（FCC）目的时间，α值为4.09Å。结合SEM和EDX的结果，可以得出样品为ZnOAgBr复合纳米棒，纳米棒的直径约为100nm。
2.光学性能测试
样品的UV-Vis吸收谱如图所示，显示了ZnOAgBr复合纳米棒在可见光区域的吸收峰，具有较好的吸收效果。为光催化降解反应提供了足够的光能。
3.光催化降解性能测试
利用样品对罗丹明B进行光催化降解实验，其降解进度与时间关系如图所示。结果表明，ZnOAgBr复合纳米棒在可见光下具有很好的光催化性能，且可重复使用。
结论
ZnOAgBr复合纳米棒经过成功制备，在可见光区域具有很好的吸收效果和光催化性能。该纳米棒可降解有机污染物，具有良好的应用前景。