高效Mn/ZnO-Ag纳米复合光催化体系的简易制备及研究

本研究使用简易高分子网络凝胶法制备了不同Mn含量掺杂的ZnO及Mn、Ag共掺的ZnO纳米光催化剂.在模拟太阳光下通过降解有机染料亚甲基蓝(MB)来研究样品的光催化性能.XRD和SEM证实,Mn的掺入减小了样品的晶粒尺寸,但改善了样品的颗粒分布.通过XPS能谱发现催化剂中存在Mn2+和Mn3+,且随Mn离子掺杂量的增加,Mn3+/Mn2+比例增大.PL光谱显示,Mn/ZnO-Ag体系的发光强度较纯ZnO显著降低,其中当Mn浓度为1％(摩尔分数)时展现出最高效的光生载流子分离.结果表明,Mn掺杂显著增强了ZnO对可见光的吸收,但在一阶光降解动力学方程中并未发现显著的光催化活性提升,而Mn/ZnO-Ag样品在保持较好光学性能的同时大幅提高了ZnO的光催化活性.结合光催化测试结果发现,Mn/ZnO-Ag样品光催化性能的提升与其对可见光利用率的提高、Mn离子间价态变化及Mn离子与Ag粒子间的协同作用有关.这为系统性提升ZnO的光催化活性提供了一种有用的途径.