通过水相化学方法制备掺杂III族元素的ZnO纳米棒，以提升其光催化活性

《Results in Chemistry》：Group-III–doped ZnO nanorods via aqueous chemical growth for enhanced photocatalytic activity

　　

哈穆德·阿尔·希德哈尼（Hamood Al Shidhani）|巴西姆·阿尔·法尔西（Basim Al Farsi）|R.G. 苏梅什·索芬（R.G. Sumesh Sofin）|拉米亚·穆罕默德·阿尔·法尔西（Lamia Mohammed Al Farsi）|艾哈迈德·阿尔·希德哈尼（Ahmed Al Shidhani）|扎伊娜布·B·阿尔-鲁克伊希（Zainab B. Al-Ruqeishi）|阿贝·艾萨克（Abey Issac）|哈利勒·阿尔·法尔西（Khalil Al Farsi）

摘要

日益严重的人为水源污染问题阻碍了人们获取清洁水源的途径，并限制了传统处理方法的效果。本文报道了一种快速制备方法：在玻璃基底上利用微波辅助技术生长未掺杂以及掺杂1% III族元素（Al、Ga、In）的ZnO纳米棒，随后在550°C下进行退火处理。场发射扫描电子显微镜观察显示所有样品均呈现出规则的六边形纳米棒结构；X射线衍射分析证实这些纳米棒具有六方纤锌矿结构，且掺杂后这种结构仍然保持良好的取向性。能量色散X射线光谱分析证实Al、Ga和In成功掺入了ZnO晶格中。光学表征表明，掺杂改变了纳米棒的电子结构，并增强了其对可见光的吸收能力，这种增强效应与缺陷相关。在太阳光照射下进行的苯酚降解光催化实验显示，掺杂纳米棒的表现显著优于未掺杂样品；我们认为这种性能提升是由于引入了浅层和深层陷阱能级，从而抑制了载流子的复合并促进了电荷分离。在所研究的材料中，掺In的ZnO纳米棒表现出最佳的光催化性能，这凸显了其在太阳能驱动的水净化应用中的潜力。