ZnS纳米球的水热法制备及其光催化性能研究_刘海瑞

《二硫化锡基纳米材料制备及其光催化性能研究》篇一一、引言随着环境保护和可持续发展的需求日益增强，光催化技术作为一种新型的绿色环保技术，其应用范围逐渐扩大。

其中，二硫化锡基纳米材料因其独特的物理和化学性质，在光催化领域展现出巨大的应用潜力。

本文旨在研究二硫化锡基纳米材料的制备方法及其光催化性能，以期为光催化技术的进一步应用提供理论基础和实验依据。

二、二硫化锡基纳米材料的制备二硫化锡基纳米材料的制备方法主要采用化学法，包括溶液法、气相法等。

本文采用溶液法中的水热法进行制备。

水热法是一种常用的制备纳米材料的方法，其基本原理是在高温高压的水溶液中，通过控制反应条件，使原料发生化学反应并生成目标产物。

具体步骤如下：1. 准备原料：将锡盐和硫源按照一定比例混合，加入适量的去离子水，形成均匀的溶液。

2. 水热反应：将溶液转移至反应釜中，加热至一定温度并保持一定时间，使原料发生水热反应。

3. 分离与洗涤：反应结束后，将产物进行离心分离，并用去离子水和乙醇洗涤数次，以去除杂质。

4. 干燥与煅烧：将洗涤后的产物在烘箱中干燥，然后进行煅烧处理，以提高产物的结晶度和纯度。

三、二硫化锡基纳米材料的光催化性能研究二硫化锡基纳米材料具有优异的光催化性能，可以用于降解有机污染物、分解水制氢等环保领域。

本文将研究其光催化性能及影响因素。

1. 光催化性能测试：采用典型的有机污染物（如甲基橙、罗丹明B等）作为目标降解物，在可见光照射下进行光催化实验。

通过测定降解过程中目标降解物的浓度变化，评价二硫化锡基纳米材料的光催化性能。

2. 影响因素分析：研究反应条件（如温度、光照强度、pH值等）、催化剂用量、催化剂种类等因素对光催化性能的影响。

通过实验数据对比分析，找出最佳的反应条件和催化剂用量。

3. 催化剂稳定性测试：通过多次循环实验，评价二硫化锡基纳米材料的稳定性。

通过对比前后光催化性能的差异，判断催化剂的耐久性和可重复使用性。

四、实验结果与讨论1. 制备结果：通过水热法制备得到的二硫化锡基纳米材料具有较高的纯度和良好的结晶度。

《硫化锌（ZnS）量子点的制备及特性研究》篇一一、引言随着纳米科技的快速发展，硫化锌（ZnS）量子点因其独特的光学和电学性质在光电器件、生物标记和光催化等领域具有广泛的应用前景。

ZnS量子点的制备技术及特性研究成为当前研究的热点。

本文将重点探讨硫化锌（ZnS）量子点的制备方法，并对其特性进行深入研究。

二、硫化锌（ZnS）量子点的制备1. 制备方法硫化锌（ZnS）量子点的制备方法主要包括物理法和化学法。

物理法主要包括真空蒸发、溅射等，而化学法则以溶液法为主，如化学气相沉积法、溶胶-凝胶法等。

本文将主要介绍溶液法中的化学气相沉积法制备硫化锌（ZnS）量子点。

2. 制备过程（1）原料准备：准备锌源（如醋酸锌）和硫源（如硫脲），以及适当的溶剂（如乙醇）。

（2）化学反应：在一定的温度和压力下，将锌源和硫源在溶剂中进行化学反应，生成硫化锌前驱体。

（3）成核与生长：通过控制反应条件，使前驱体成核并生长为硫化锌量子点。

（4）分离与纯化：将生成的硫化锌量子点从反应体系中分离出来，并进行纯化处理。

三、硫化锌（ZnS）量子点的特性研究1. 光学性质硫化锌（ZnS）量子点具有独特的光学性质，如宽带隙、高荧光量子产率等。

其发光颜色可通过调整量子点的大小和表面修饰进行调控。

这些光学性质使得ZnS量子点在光电器件、LED显示等领域具有广泛的应用前景。

2. 电学性质硫化锌（ZnS）量子点具有优异的电学性质，如高导电性和良好的电荷传输性能。

这些电学性质使得ZnS量子点在太阳能电池、场效应晶体管等领域具有潜在的应用价值。

3. 稳定性与生物相容性硫化锌（ZnS）量子点的稳定性好，具有良好的生物相容性。

这使得ZnS量子点在生物标记、药物传递等领域具有广泛的应用前景。

通过表面修饰，可以提高ZnS量子点在水和有机溶剂中的稳定性，并降低其细胞毒性，从而提高其在生物医学领域的应用价值。

四、结论本文对硫化锌（ZnS）量子点的制备方法及特性进行了深入研究。

ZnS∶Cu纳米颗粒的制备及发光性质3孙远光,曹立新,柳　伟,苏　革,曲　华,姜代旬(中国海洋大学材料科学与工程研究院,山东青岛266100)摘　要:　采用水热法制备了Cu离子掺杂的ZnS (ZnS∶Cu)纳米颗粒,研究了锌硫比和反应时间对ZnS∶Cu纳米颗粒光致发光性质的影响。

通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品的物相和形貌进行分析表征,发现该方法得到立方闪锌矿结构的球形ZnS∶Cu纳米晶,粒径在1～6nm之间。

室温下,用350nm波长的紫外光激发ZnS∶Cu纳米粒子,可以得到归属于浅施主能级与铜t2能级之间的跃迁产生的绿色发光,发光强度随锌硫比的增大和反应时间的延长先增强后减弱,发射峰位随锌硫比和反应时间的变化有一定移动。

认为浅施主能级为与硫空位有关的能级,锌硫比和反应时间对硫空位的数量和能级位置有一定影响。

关键词:　ZnS∶Cu纳米晶;水热法;光致发光中图分类号:　O611.4;O614.24文献标识码:A 文章编号:100129731(2009)04206892041　引　言ZnS是一种性能优越的Ⅱ2Ⅵ族发光材料,禁带宽度为3.66eV。

属于直接带结构半导体,在荧屏显示领域已有广泛应用。

近年来,随着纳米材料研究的深入,国内外对ZnS纳米发光材料已进行了多方面的研究,当ZnS中掺入稀土离子或过渡金属离子(如掺Mn[1]、Cu[2～8]、Ag[9])作为激活剂时,可改变基质内部能带结构,形成各种不同的发光能级。

例如,铜离子作为ZnS的激活剂时,在4个硫离子形成的四面体晶体场中,铜的3d9基态分裂为较高的t2能级和较低的e 能级。

相对于锰掺杂,关于铜掺杂ZnS的研究较少,具体到纳米级光致发光材料,就更少了。

纳米级ZnS∶Cu粒子可以用多种方法制备,但不同的工艺形成不同的能级,引起其发光性质的不同。

例如,刘昌辉等[3]研究了硫脲和硫代硫酸钠体系中, Cu+掺杂浓度为0.6%时发射达到最强.该发射峰随掺杂浓度的提高和微粒生长时间的延长而红移;当Cu+掺杂浓度为0.2%时,ZnS∶Cu纳米微粒还产生一个位于450nm的蓝色发射带,该发射带在掺杂浓度更高时被猝灭。

关于硫化锌光学性能的研究综述摘要：本文从硫化锌的结构分析入手，从硫化锌的发光特性、红外特性、光导电性、光催化性四个方面介绍了其光学性能及主要应用，并对现有的研究现状进行了简要阐述，以期解决研究和应用中的常见问题，不断拓展硫化锌的应用领域。

关键词：硫化锌发光特性红外特性光导电性光催化性一、硫化锌的结构硫化锌是由硫元素和锌元素构成，化学分子式为ZnS，白色或微黄色粉末，见光色变暗。

硫化锌主要有两种结构，分别为六方纤锌矿变体（α变体）和立方闪锌矿变体（β变体）。

α变体的密度为3.98g/cm3、β变体的密度为4.102g/cm3，β变体在1020℃会转变为α变体。

但相变温度也不是固定不变的，随着硫化锌晶体尺寸的减小，相变温度也随之减小。

而且，β变体常作为发光材料来使用。

在实验制备的硫化锌中，锌和硫不能完全匹配，有一些非饱和的锌原子化合键存在于硫化锌晶体中，因此硫化锌大多为n型半导体。

二、硫化锌的光学特性及其应用硫化锌在干燥空气中性能较为稳定，久置潮湿空气中会逐渐氧化为硫酸锌。

它属于直接带隙，带宽约为3.7eV。

硫化锌作为一种半导体材料具有以下光学特性：1.发光特性半导体发光是由于价带中的电子被激发到导带中，在完全充满的价带中留下空穴，其后导带中电子与价带中的空穴发生辐射复合而导致发光。

硫化锌是一种宽禁带Ⅱ-VI族半导体材料，3.7eV左右的宽带隙，其本征发射在330nm左右。

38meV的激子束缚能使得其在室温下，就可以产生大量的激子发射，而且其发光效率较高。

硫化锌基掺杂的纳米发光材料在形态和性质上与体材料具有不可比拟的优势，纳米微粒的量子限域效应可能使材料的量子效率获得提高。

硫化锌是迄今为止最佳发光材料的基质之一，广泛应用于许多领域，如：等离子及电致发光、阴极射线管（用于雷达、电视及示波器）材料、平板显示。

此外，它还应用于传感器、X射线荧光检测，也可用于制作光电（太阳能）敏感元件等。

1.红外特性硫化锌对可见光具有很高的折射率，而对于红外光却有很高的透过率，在500℃时透过率仍能够保持在60％以上，是一种重要的红外透过材料，采用特定方法制备的硫化锌纳米颗粒，可以实现其可见光至远红外区域的全波段高透过性。

ZnS 光催化剂的研究进展石家庄铁道大学，材料科学与工程学院，河北省交通工程材料重点实验室，石家庄050043河北崔亚楠，苏俊章*，贾云宁，张咪，佟鑫，郭钰东【摘要】硫化锌(ZnS)是一种半导体型纳米光催化剂。

因其在抗氧化与水解方面具有较好的化学稳定性，同时具有明显的光电效应，因此，在制备太阳能电池、光敏电阻、污水降解、水解制氢等方面具有独特的优势。

本文重点讨论了半导体型ZnS纳米晶体的合成方法、结构组成和光催化应用的最新进展。

【关键词】ZnS；光催化剂；降解；水解制氢引言ZnS是一种独特的II-VI族半导体光催化剂，由于其形貌多样、物理和光催化性能优异，受到了世界各国学者的广泛研究。

传统意义上，ZnS具有显著的多功能性，可用于多种新型应用，例如发光二极管(LED)、电致发光、传感器、激光器和生物设备等[1]。

与此同时研究发现，ZnS主要以两种结晶形式存在，一种为立方体晶型(闪锌矿)，一种为六角形晶型(纤锌矿)。

在两种晶体形式中，Zn和S的配位几何形状是四面体晶系，它们的带隙分别为3.72 eV和3.77 eV [1]。

由于ZnS仅在紫外光区域响应(λ<340 nm)，因此，研究人员通过减小其禁带宽度，拓宽光响应范围，制备出具有高效光催化性能的可见光驱动的ZnS基光催化剂。

通过制备具有纳米结构的ZnS，可以改善其光催化活性，从而用于多种光催化技术，如卤代苯衍生物的光还原脱卤、CO2的光催化还原、有机污染物的光催化降解、以及光催化水解制氢技术[2]。

此外，ZnS具有许多独特的优势，例如优异的电子传输性能、良好的热稳定性、高电子迁移率、无毒性和相对较低的成本。

为此，各国学者对ZnS进行了许多改进研究，如金属或非金属元素掺杂、染料敏化、复合半导体和形成表面缺陷等[3,4]，以期开发出宽太阳光谱相应的可见光活性光催化剂。

因此，在基础研究和实际应用中，具有不同形貌的ZnS纳米结构将会受到广泛关注。

本文侧重于对ZnS光催化剂的合成方法以及光催化应用的讨论与总结。

ZnS 量子点的制备及光催化性能研究魏茂彬;王佳琳;曹健;杨景海【摘要】采用水热法制备了ZnS量子点纳米材料，利用X射线衍射仪（ XRD）和透射电子显微镜（ TEM）对所制备的样品进行了结构和形貌表征．同时以环境中存在的抗生素污染物环丙沙星（ CIP）为降解对象，研究了ZnS量子点的光催化性能．经研究表明，成功制备了ZnS量子点材料，且ZnS量子点材料在紫外光照射下能够明显的降解环境中存在的抗生素环丙沙星（ CIP）污染物，降解效率达到80％，表现出良好的光催化性能，但其在可见光下照射下的光催化性能明显降低，降解效率仅有45．75％．%In this paper , ZnO quantum dot nanomaterials were prepared by hydrothermal method and the structure and morphology of the prepared samples were characterized by XRD and transmission electron microscopy ( TEM ) .At the meantime , it is studied photocatalytic properties of ZnS quantum dots using antibiotic contaminants ciprofloxacin ( CIP) in the environment as the object of degradation .The study showed that ZnS quantum dot successfully prepared revealed good photocatalytic properties under UV irradiation ,it can effectively degraded the antibiotic contaminants ciprofloxacin ( CIP ) in the environment , but its catalytic activity under visible light was not high and its removal efficiency was only 45.75%.【期刊名称】《吉林师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(037)002【总页数】4页(P30-33)【关键词】ZnS量子点;水热法;光催化性能;抗生素【作者】魏茂彬;王佳琳;曹健;杨景海【作者单位】吉林师范大学物理学院，吉林四平136000;吉林师范大学物理学院，吉林四平136000;吉林师范大学物理学院，吉林四平136000;吉林师范大学物理学院，吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】O643.3随着经济的快速发展，人类资源污染日趋加剧，对污染物的降解处理现已经是迫在眉睫了，是人类现今亟待解决的问题之一[1-2]．抗生素污染物是一类难降解和含生物毒性物质多的有机污染物，环境的恶化严重威胁着人们的健康[3-4]．纳米ZnS是一种优异的光催化半导体材料[5-7]，因为纳米ZnS在一定条件下受激发能够产生大量的光子-空穴对，同时当ZnS粒子的粒径相当于其激子的玻尔半径时，材料将呈现出明显的量子尺寸效应，这一效应能够使其能级改变、能隙变宽，从而大大增强其氧化还原能力．因此，ZnS的制备及性能研究引起了广大科研工作者们的关注[8-13]．本文采用水热法成功制备了ZnS量子点纳米材料，并以环境中存在的抗生素污染物环丙沙星(CIP)为降解对象，深入研究了ZnS量子点的光催化性能．利用水热法制备纤锌矿结构的ZnS纳米颗粒，按物质量比1∶2准确称量适量的醋酸锌和硫脲．然后，按照1∶1比例将水和乙二胺充分混合制成混合溶液，再将醋酸锌溶于此混合溶液中．将溶有醋酸锌的混合溶液在常温下搅拌1 h，使其充分溶合．再将硫脲加入到上述混合溶液中，将其用磁力搅拌器搅拌2 h．搅拌后，将所得的溶液放入反应釜中190 ℃条件下进行烧结12 h．取出反应釜中的产物，反复2次用去离子水对其进行超声清洗和离心干燥；最后，将清洗后的样品放置在真空干燥箱中在70 ℃下干燥至恒重，即得到粉末物质．晶体结构通过D/max-2500型X射线粉末衍射仪(XRD)和日本电子JEM-2100HR 型高分辨透射电子显微镜进行表征．材料性能利用Thermo Nicolet 360型红外光谱仪和日本岛津UV2450型紫外-可见漫反射谱(UV-Vis DRS)进行表征．图1(A)为水热法合成的ZnS样品的XRD谱图，从图中可知，在2θ角为28°，48°，56°处出现3个较强的衍射峰，这与ZnS的JCP-DS标准卡片(JCPDS No.36-1450)的(111)，(220)，(311)特征衍射峰的峰位置一一对应，并无其他杂峰出现，表明所制备的样品为纯度较高的纤锌矿结构ZnS纳米材料．由图1(B)样品的TEM图可知，样品的颗粒平均大小为5～6 nm，样品结晶良好，样品的晶格面间距为0.31 nm，说明所制备的样品为纤锌矿结构的ZnS量子点．图2为利用水热法制备纤锌矿结构ZnS量子点的UV-Vis光谱图．由图可知，ZnS 样品在300 nm区域有一个较强的紫外吸收，通过计算可知ZnS量子点的带隙宽度为3.82 eV[14]．从图中可以看出，紫外吸收光谱具有明显的蓝移现象，这是因为本实验所制备的ZnS材料的颗粒大小接近于ZnS的玻尔半径(2.4 nm)[15]产生了量子尺寸效应所致．图3为水热法制备纤锌矿结构ZnS纳米颗粒的红外光谱图．由图中可知，3 500 cm-1和1 260 cm-1处出现了较强的振动峰，此吸收峰为ZnS样品中吸附水的—OH基团O—H键的振动峰，这说明ZnS量子点表面的Zn2+与—OH发生了较强的键合作用．1 610 cm-1处的吸收峰为醋酸锌中非对称和伸缩振动的特征吸收峰；1 400 cm-1处的吸收峰对应于醋酸锌中对称C—O伸缩振动的特征吸收峰；617 cm-1处的吸收峰应为ZnS的特征吸收峰．为了研究ZnS量子点材料光催化降解抗生素类污染物的性能，本实验接下来以环丙沙星(CIP)为降解对象，分别在只有紫外光作用、无ZnS光催化剂的情况下(如图4中曲线a)、无紫外光作用只有ZnS光催化剂的情况下(如图4中曲线b)和ZnS光催化剂在紫外光作用下(如图4中曲线c)对ZnS量子点材料的光催化性能进行了研究(如图4)．由图中数据可知，数据a表明紫外光照射对CIP溶液没有降解作用，在照射40 min后吸光度值有所增加，这因为CIP自身发生了聚合作用所导致，因此CIP在紫外光照射下比较稳定，不容易被降解．从数据b可以看出CIP没有明显得到降解，并且变化较缓慢，降解率只有22.4%,这是由ZnS光催化剂自身对CIP溶液物理的吸附作用引起的．从数据c可以看出ZnS光催对CIP溶液具有明显的降解作用，40 min时其降解率就达到了62.7%，当照射时间为60 min时其降解率可达到80.3%．所以，本实验所制备的ZnS量子点材料在紫外光激发下对CIP具有良好的光催化降解能力．本实验也考察了可见光下ZnS量子点材料光催化降解染物环丙沙星(CIP)的性能．由图5可知，光照60 min后，ZnS光催化剂在可见光照射下对CIP的降解率为45.75%，可见此种条件下ZnS的催化活性较紫外光条件下大大降低了，如果再去除ZnS自身的物理吸附作用和可见光中少量的紫外光激发ZnS产生的光催化活性对CIP的降解，直接证明可见光下ZnS的催化活性较低．从图6中可以看出，插图a为未被紫外光光照过的CIP原溶液，从谱图中可看出只有在3.0 min处出现了一个单峰并且峰值很大，峰面积为550.2．将其溶液进行不同时间的光照，然后进行色谱分析，结果表明，随着光照时间的增加，3.0 min 处吸收峰的峰值明显减弱，峰面积大大减小，到紫外光光照60 min后，峰面积降低到36.4．在1.5 min和6.5 min处出现了新的峰，其峰值随着光照时间的增加出现不规则变化．因此，由CIP色谱峰的峰面积的变化可知，光照60 min后，ZnS光催化剂对CIP的降解率可以达到85%以上．这表明紫外光照射作用下光催化剂ZnS可以光催化降解CIP，达到去除环境中CIP污染物的目的．利用水热法成功制备了ZnS量子点纳米材料，并以环境中存在的抗生素污染物环丙沙星(CIP)为降解对象，研究了ZnS量子点的光催化性能．经研究表明，ZnS量子点材料在紫外光照射下具有良好的光催化性能，紫外光照射60 min时其降解率可达到80%，能够有效的降解环境中存在的抗生素环丙沙星(CIP)污染物．【相关文献】[1]ANGELAKIS A N,MAREKOS M H F,Bontoux L,et al.The status of wastewater reuse practice in the mediterrean basin-need for guidelines[J].Water Res,1999,33(10):2201-2217.[2]GALINDO C,JACQUES P,KALT A.Photooxidation of the phenylazonaphthol AO20 onTiO2:kinetic and mechanistic investigations[J].Chemosphere,2001,45(6-7):997-1005.[3]LINDBERG R H,WENNBERG P,JOHANSSON M I,et al.Screening of human antibiotic substances and determination of weekly mass flows in five sewage treatment plants in Sweden[J].Environ Sci Technol,2005,39(10):3421-3429.[4]陈杖榴，杨桂香，孙永学．兽药残留的毒性与生态毒理研究进展[J]．华南农业大学学报，2001，22(1):88-91.[5]YIN H B,YUJI W D,TAKAYUKI K,SHOZO Y.Photoreductive dehalogenation of halogenated benzene derivatives using ZnS or CdS nanocrystallites asphotocatalysts[J].Environ Sci Technol，2001,35(1):227-231.[6]CHEN L F,SHANG Y Z,XU J,et al.Synthesis of ZnS nanospheres in microemulsion containing cationic gemini surfactant[J].J Disper Sci Technol,2005，27(6):839-842.[7]程丽娅，陈云，吴庆生．单分散ZnS纳米球与纳米梭之间的形貌转换及光学性能研究[J].化学学报，2007，65 (17):1851-1854.[8]LIU J Y,GUO Z,JIA Y，et al.Triethylenetetramine (TETA)-assisted synthesis,dynamic growth mechanism,and photoluminescence properties of radial single-crystalline ZnS nanowire bundles[J].J Cryst 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纳米氧化锌材料的制备及其光催化性能研究纳米氧化锌材料的制备方法有很多种，常用的方法包括溶剂热法、水热法、溶胶-凝胶法等。

其中，溶剂热法是一种常用的制备方法。

这种方法主要通过在高温、高压条件下，将溶液中的锌源与氧化剂反应生成纳米氧化锌颗粒。

溶胶-凝胶法是另一种常用的方法，通过将金属盐溶解在溶液中，并加入适当的酸或碱调节溶液的酸碱度，使其产生胶体，然后经过凝胶、干燥和焙烧等步骤得到纳米氧化锌。

纳米氧化锌材料具有较大的比表面积和较高的光吸收能力，这使得其具有优异的光催化性能。

纳米氧化锌在光照条件下，可以吸收光能，激发电子从价带向导带跃迁，产生电子空穴对。

这些电子空穴对具有强氧化性，可以氧化有机物质和降解有害物质。

此外，纳米氧化锌还具有良好的光电化学性能，可以用于光电池、光催化分解水等领域。

纳米氧化锌材料的光催化性能可以通过一系列实验来研究。

首先，可以通过紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）分析材料的光吸收能力，并确定其能带结构和能带宽度。

其次，可以采用光电流-电势曲线（I-V）测试技术来评估光电转化效率。

再次，可以通过光催化降解有机染料等实验，研究材料的光催化活性。

此外，还可以通过表面等离子体共振（SPR）等技术，研究纳米氧化锌材料的光吸收特性和光催化过程中的电荷传输过程。

纳米氧化锌材料在光催化领域的应用前景非常广阔。

其在环境污染治理方面可以应用于有机物的降解和水的净化；在能源方面可以应用于光电池、光催化分解水等；在生物医学方面可以应用于抗菌剂和药物传递等。

然而，纳米氧化锌材料的应用也面临一些挑战，如光催化剂的稳定性、光催化效率的提高等。

因此，未来的研究应进一步探索纳米氧化锌材料的制备方法和性能改进，以实现纳米氧化锌材料在各领域的广泛应用。

总之，纳米氧化锌材料通过特殊的制备方法可以得到，且具有优异的光催化性能。

纳米氧化锌的光催化性能可以通过一系列实验来研究，包括光吸收能力、光电转化效率以及光催化活性等。

ZnS和ZnSe纳米片的制备及其光催化性能研究李秀艳;刘东旭;李鑫【摘要】采用溶剂热法合成了ZnS和ZnSe纳米片.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、BET等测式手段对产品的结构进行了表征.并对ZnS和ZnSe纳米片在紫外灯下光催化降解罗丹B的活性进行研究,结果表明,ZnSe展现了较好的光催化活性.%ZnS and ZnSe nanosheets were successfully synthesized via solvothermal method.The structures of the as-prepared samples were characterized with X-ray diffraction (XRD),scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM),X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Brunauer-Emmett-Teller (BET).In addition,photocatalytic activities of the degradation of Rhodamin under visiblelight using ZnS and ZnSe nanosheets as catalysts were investigated. The results showed that ZnSe nanosheets have a superior photocatalytic activity over ZnS nanosheets.【期刊名称】《吉林师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】5页(P28-32)【关键词】硫化锌;硒化锌;纳米片;光催化【作者】李秀艳;刘东旭;李鑫【作者单位】吉林师范大学物理学院,吉林四平 136000;吉林师范大学物理学院,吉林四平 136000;吉林师范大学物理学院,吉林四平 136000【正文语种】中文【中图分类】O469近年来环境问题日益严重，尤其是水污染已严重影响人们的生活及健康[1-2]．其中，染料废水具有有机污染物含量高、色度深、水质变化大等特点而难于处理．染料废水的处理已成为全球科研工作者的重要研究内容．传统治理污水的方法有很多，比如生物分解、活性炭吸附及以化学氧化等．但是这些方法存在效率低，不能彻底除去污染物，易产生二次污染等缺陷[3-4]．因此，有必要探索一种经济、有效、没有二次污染的污水处理方法．直到1972年，Fujishima发现在二氧化钛电极上光催化分解水的现象，开拓了光催化的新时代[5]．从此光催化处理废水由于能彻底降解有机物，无二次污染，操作简单等优点而引起了人们的广泛研究．其中催化剂的选择至关重要，在各种半导体催化剂材料中，ZnS(禁带宽度为3.72 eV)和ZnSe(禁带宽度为2.67 eV)由于具有较好的光催化活性而引起了人们的关注[6-9]．然而，目前的研究主要集中于同一种物质的不同形貌、不同尺寸等方面的研究，而对于具有相似结构的不同材料的光催化研究非常少．本文采用溶剂热法分别制备出ZnS纳米片和ZnSe纳米片光催化剂．通过XRD、SEM、TEM、XPS、BET等表征手段对所得催化剂的结构进行分析．以罗丹明B模拟染料废水，在紫外灯照射下对两种催化剂的光催化性能进行研究．1.1 催化剂制备ZnS纳米片的制备．2 mmol的硝酸锌和4 mmol硫脲溶于60 mL的乙二胺溶液中，搅拌均匀后转入聚四氟乙烯内衬的反应釜，在180 ℃下保温12 h．反应结束后，将反应釜冷却至室温，产物洗涤后在400 ℃煅烧2 h即得ZnS纳米片．ZnSe纳米片的制备．2 mmol的硝酸锌和2 mmol硒粉溶于60 mL的乙二胺和水(V(乙二胺)∶V(水)=1∶2)混合溶液中，搅拌均匀后转入聚四氟乙烯内衬的反应釜，在180 ℃下保温12 h．反应结束后，将反应釜冷却至室温，产物洗涤后在300 ℃煅烧2 h即得ZnSe纳米片．1.2 催化剂表征通过XRD(D/max-2500，日本理学)对所得样品的晶相及晶体结构进行研究．样品的形貌由扫描电子显微镜(SEM,Hitachi,S-570)和透射电子显微镜(FEI Tenai G2F20 microscope)测定．X射线光电子能谱(XPS)的测试在配有多通道探测器的ESCALAB 250Xi A1440型电子光谱仪上进行．粉末样品的比表面积是通过氮吸附-脱附的方法在型号为Quantachrome NOVA 2000e的比表面分析仪上进行测试的．1.3 光催化实验光催化实验是通过降解有机染料罗丹明B来实现的．罗丹明B的浓度为10 mg/L，用量为50 mL，催化剂用量为1 g/L．紫外光源由250 W(主波长为365 nm)的紫外灯提供．在经过固定照射时间后，利用UV-5800PC 型紫外-可见分光光度计在罗丹明B溶液吸收峰(λmax=554 nm)处测量样品的吸光度A并记录数据．罗丹明B的降解率D可以由以下公式求出：式中A0为罗丹明B溶液初始浓度对应的吸光度， At代表t时刻罗丹明B溶液浓度对应的吸光度．图1为所得ZnS和ZnSe样品的XRD谱图．由图1可知，所得ZnS和ZnSe样品所有衍射峰都分别与六方晶系纤锌矿结构ZnS标准卡片(JCPDS No.36-1450)和六方晶系纤锌矿结构ZnSe标准卡片(JCPDS No.80-0008)一致，没有杂质峰出现，说明该实验条件下所制备的样品分别为纯相的ZnS和ZnSe．图2为ZnS和ZnSe样品的低倍(左侧)和高倍(右侧)SEM图．从图2(A)和图2(B)可以看出，所得ZnS为纳米片状结构，但尺寸并不均匀，其维度约为0.2～2 μm，其平均厚度约为80 nm．从图2(C)和图2(D)可以看出，所得ZnSe也为纳米片状结构，且尺寸也不均匀，其维度约为1～10 μm，其平均厚度约为80 nm．图3为ZnS和ZnSe样品的TEM(左侧)、HRTEM图(右侧)及其相应的FFT图(插图)．从图3(A)中可以看出，所得ZnS为矩形结构，其宽约为0.8 μm、长约为2 μm．从ZnS的HRTEM图(图3(B))中可以看出，其晶面间距为0.31 nm，对应六方纤锌矿ZnS的(002)晶面间距，这表明所得ZnS是沿着lt;001gt;方向生长的．从其相应的FFT图(图3(B)插图)可以看出，所得ZnS是单晶结构．从图3(C)中可以看出，所得ZnSe并不规则，其维度约为4～5 μm．从ZnSe的HRTEM 图(图3(D))中可以看出，其晶面间距为0.325 nm，对应六方纤锌矿ZnSe的(002)晶面间距，这表明所得ZnSe也是沿着lt;001gt;方向生长的．从其相应的FFT图(图3(D)插图)可以看出，所得ZnSe也是单晶结构．另外，图3(D)椭圆形中可以看出，ZnSe有明显的缺陷．通过XPS分析样品的元素组成和化学态．图4(A)和图4(B)分别为ZnS和ZnSe的XPS图谱．图4(A1)为ZnS样品的XPS全谱图．从图4(A1)中可以看出，ZnS样品中含有Zn、S、C、O元素．图4(B1)为ZnSe样品的XPS全谱图．从图4(B1)中可以看出，ZnSe样品中含有Zn、Se、C、O元素．两种样品中的C和O元素的微峰来源于样品表面吸附的H2O、CO2、和O2还有XPS仪器本身的污染碳[10]．图4(A2)和图4(B2)分别为ZnS和ZnSe样品中Zn元素的高分辨能谱，两个能谱图全完相同，在1 022.0 eV和1 045.5 eV的两个强峰分别对应Zn 2p3/2和Zn 2p1/2的两个能谱峰，证实了Zn2+的存在[11-12]．图4(A3)为S元素的高分辨能谱，S 2p峰出现在162.2 eV和163.3 eV，这是典型的硫化物中S元素S 2p1/2和S 2p3/2的峰位置[13]．图4(B3)为Se元素的高分辨能谱，在53.0 eV 和53.6 eV的两个强峰分别对应了Se2- 3d5/2和Se2- 3d3/2的两个能谱峰，这就是ZnSe中Se2-存在的形式[14-16]．通过XPS分析可以看出，所得ZnS和ZnSe均为纯物质，无其他杂质存在，这和XRD结果一致．氮气吸附-脱附分析用来表征样品的比表面积．图5为ZnS和ZnSe样品的氮气吸附-脱附等温线．从图5可以看出，两个样品具有相似的曲线形状．ZnS和ZnSe的比表面积分别为29.39 m2/g和32.41 m2/g．尽管ZnS的尺寸远远小于ZnSe，但ZnSe的比表面积略大于ZnS，这可能是由于ZnSe煅烧温度相对ZnS煅烧温度略低．以有机染料罗丹明B的水溶液来模拟染料废水，在紫外灯照射下对ZnS和ZnSe纳米片的光催化性能进行研究．图6为降解效率随光照时间的变化曲线．从图6中可以看出，当只有紫外光照射而无催化剂时，罗丹明B在紫外灯的照射下4 h只降解了13.3%．而采用ZnS纳米片或ZnSe纳米片作为催化剂时，罗丹明B在紫外灯照射下4 h分别降解了89.9%和98.6%．即相同光催化条件下，ZnSe纳米片的光催化活性要好于ZnS纳米片．一般来说，影响材料光催化活性的因素比较多，例如尺寸、形貌、比表面积、缺陷等[17]．对于同一种物质来说，尺寸较小的材料光催化活性要好些，这是因为光催化发生在材料的表面，小尺寸材料比表面积较大，易吸附更多染料．然而，目前文献报道的多为同一种材料，不同形貌、尺寸及比表面积的比较．而对于相似形貌但不同催化剂材料光催化活性的比较较少．从本实验结果可以看出，ZnS纳米片和ZnSe纳米片具有相同的厚度，但ZnSe尺寸远大于ZnS尺寸．而光催化结果表明，ZnSe的光催化活性要好于ZnS，这除了由于ZnSe的比表面积面略大于ZnS外，还由于ZnSe比ZnS具有更多的缺陷．采用溶剂热法分别合成ZnS纳米片和ZnSe纳米片．在紫外灯的照射下，对所得ZnS纳米片和ZnSe纳米片光催化降解罗丹明B的活性进行研究，结果发现尽管ZnSe纳米片尺寸大于ZnS纳米片，ZnSe纳米片的光催化活性大于ZnS纳米片，这由于ZnSe比ZnS具有较大的比表面积及更多的缺陷．【相关文献】[1]SOVACOOL B K,PARENTEAU P,RAMANA M V,et ment on prevented mortality and greenhouse gasemissions from historical and projected nuclear power[J].Environ Sci Technol,2013,47:6715-6717.[2]ZHOU M G,LIU Y N,Wang L J,et al.Particulate airpollution and mortality in a cohort of Chinese men[J].Environ 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