Gd3+掺杂ZnO的制备及其性能

作者：张媛; 徐嘉鑫; 邓洪权; 蒋琪英^*

来源：应用化学, 2020, 37(03): 340-349.

• 氧化锌
• 光催化剂
• Gd3+
• 掺杂
• 光电响应

为提高ZnO的光催化性和稳定性,扩展对光的吸收范围,以乙二胺四乙酸(H4EDTA)为配体形成配位前驱体,通过低温热分解配位前驱体法制备了Gd3+掺杂ZnO复合物Zn1-xGdxO2(x=0～0. 1)纳米颗粒。采用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱法(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱法(FL)、紫外可见漫反射光谱法(UV-Vis DRS)、交流阻抗(EIS)以及动态光电流响应(i-t)等多种手段研究掺杂比例对氧化锌物相、表面形貌、光学性以及光电响应性等的影响。结果表明,Gd3+掺杂摩尔分数低于3%时,产物为单相纤锌矿ZnO,提高掺杂比例(> 3%)不仅使ZnO晶格萎缩,同时还出现少量Gd2O3第二相,且晶粒随掺杂摩尔分数的增加而降低。Gd3+掺杂使ZnO能带结构发生改变,其价带、导带和带隙等各值都随着掺杂摩尔分数的增加而降低。I-t结果表明,适量掺杂可提高ZnO的光电响应能力,其中掺杂摩尔分数1%所得ZnO的光电流密度最大(10 m A/m2)。甲基橙(MO)的光降解结果显示,Gd3+掺杂能提高ZnO的催光化性,其中1%掺杂对ZnO的催化性提高最大。最后还对ZnO的催化选择性和耐酸碱性进行了简单研究。

• 单位
  西南科技大学