镉-铋共掺杂ZnO/ZnO异质结构的制备及其光催化染料降解性能研究

《Scientific Reports》：Cadmium and bismuth dopants’ synergistic effect on the photocatalytic dye degradation potential of ZnO/CdO

　　

摘要

目前，日常生活中使用着多种染料，其毒性对人类健康构成了重大挑战。在本研究中，通过引入镉（Cd）和铋（Bi）掺杂剂作为局域化带隙态，修改了氧化锌（ZnO）的高负向导带边缘和正向价带边缘，从而协同减少了电子 - 空穴的复合。采用燃烧法将掺杂剂均匀分布在氧化锌的晶格中。热重 - 差热（TGA-DTA）分析确认 490 °C 为获得纯净且稳定的氧化锌及镉 - 铋共掺杂氧化锌/氧化镉（CBZ）异质结构的精确煅烧温度。通过能谱（EDS）元素面扫描分析验证了镉和铋掺杂剂分布的均匀性。场发射扫描电子显微镜（FESEM）和透射电子显微镜（TEM）图像证实了其呈片状形貌，且表面分布着若干纳米级团聚颗粒。光致发光（PL）光谱可见区域的光强减弱及深能级发射带的出现，也证实了掺杂剂均匀引入的效果。X 射线衍射（XRD）图谱分析中氧化镉独立峰的出现，证实了相比铋，镉在氧化锌晶格中的溶解度较低。与氧化锌（k = 0.044 min^?1）相比，证实了 CBZ（k = 0.081 min^?1）在光电性能及染料降解潜力方面的提升。