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光纤ZnO薄膜的制备及光催化性能研究
光纤ZnO薄膜的制备及光催化性能研究
摘要：
光催化材料在环境净化、太阳能利用等领域具有广阔的应用前景。本研究以光纤为基体，利用溶胶-凝胶法制备了ZnO薄膜，通过X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对薄膜进行了表征，并测试了其光催化活性。结果表明，制备出的ZnO薄膜具有良好的结晶性和光催化性能，是一种具有潜力的光催化材料。
关键词：光纤，ZnO薄膜，光催化，溶胶-凝胶法
引言：
光催化材料是一类通过光激发产生活性氧（例如：羟基自由基）来加速化学反应的材料。近年来，光催化材料在环境净化、太阳能利用等领域得到了广泛的研究和应用。其中，锌氧化物（ZnO）因具有良好的光催化性能而备受关注。而在光纤材料中制备ZnO薄膜，可以进一步提高其光催化性能，为今后在光纤应用领域提供一种新的材料选择。
1.实验部分
1.1实验材料
本实验所用材料为光纤、氧化锌（ZnO）粉末、丙酮和异丙醇等。
1.2薄膜制备
首先，将氧化锌粉末溶解在醇溶剂中，得到溶胶。再将光纤浸泡在溶胶中，利用旋涂机进行薄膜制备。制备后的光纤在150°C的烘箱中烘干，并进行退火处理。最后，利用扫描电子显微镜（SEM）对薄膜的形貌进行观察并记录结果。
1.3薄膜表征
利用X射线衍射（XRD）对制备的薄膜进行结晶性分析。同时，通过红外光谱（FTIR）对薄膜进行化学组分分析。
1.4光催化性能测试
将所制备的ZnO光纤薄膜放置于含有目标污染物的溶液中，利用光源照射，记录光照前后污染物的浓度变化，并计算光催化降解率。
2.结果与讨论
2.1表征结果
利用SEM观察到，制备的ZnO薄膜在光纤表面均匀覆盖，具有较好的致密性和平整度。XRD分析表明，制备的薄膜具有高度的晶格结构，符合ZnO的特征峰。FTIR谱图显示，薄膜中存在Zn-O键的振动吸收峰。
2.2光催化性能
在光照条件下，将不同浓度的目标污染物溶液与制备的ZnO薄膜接触一段时间，根据污染物浓度的变化计算出光催化降解率。实验结果显示，随着接触时间的延长，污染物浓度逐渐降低，光催化降解率逐渐增加。这表明制备的ZnO薄膜具有良好的光催化性能。
3.结论
本研究采用溶胶-凝胶法制备了ZnO薄膜，并测试了其光催化性能。通过表征分析，发现制备的ZnO薄膜具有良好的结晶性和光催化性能。因此，光纤ZnO薄膜具有潜力成为一种有应用前景的光催化材料。
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