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Ce3+,Sm3+,Fe3+摻雜納米ZnO的制備及其光催化和抗菌性能研究Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO的制備及其光催化和抗菌性能研究
摘要:Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO在光催化和抗菌性能方面具有廣泛的應(yīng)用前景。本實驗通過溶膠-凝膠法制備了Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO,并對其光催化降解有機染料、抗菌活性進行了研究。實驗結(jié)果表明,摻雜納米ZnO具有優(yōu)良的光催化和抗菌性能,在環(huán)境凈化和醫(yī)療領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。
1.引言
光催化技術(shù)作為一種環(huán)境友好的凈化技術(shù),能夠高效降解有機污染物,受到了廣泛關(guān)注。納米ZnO作為一種重要的光催化材料,具有較高的光催化活性和穩(wěn)定性,但其光催化性能仍有待提高。通過摻雜稀土離子和過渡金屬離子等,可以調(diào)控納米ZnO的能帶結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu),提高其光催化性能和抗菌活性。
2.實驗方法
2.1材料制備
采用溶膠-凝膠法制備Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO。首先將適量的Zn(NO3)2·6H2O溶解在乙醇中,得到Zn2+溶液。然后將硝酸鹽溶液與硝酸鈰、硝酸釹、硝酸鐵混合,并加入表面活性劑P123。攪拌溶液直至均勻混合。將上述溶液在85℃下恒溫攪拌24小時,在恒溫高溫爐下煅燒4小時,得到Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO的粉末。
2.2光催化降解性能測試
將所制備的Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO粉末添加至亞甲基藍溶液中,利用紫外-可見吸收光譜對其光催化降解有機染料的性能進行測試。在紫外光照射下,監(jiān)測亞甲基藍溶液的吸收峰強度變化,得到降解效果。
2.3抗菌性能測試
采用滴定法測試Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO的抗菌性能。將納米ZnO溶液滴加到含有細菌的瓊脂平板上,觀察細菌生長情況。采用不同濃度的納米ZnO溶液測試其最小抑菌濃度,并對抗菌機制進行分析。
3.結(jié)果與討論
3.1光催化性能
Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO在紫外光照射下,較純凈的ZnO表現(xiàn)出更高的光催化活性。其中,Ce3+和Sm3+摻雜納米ZnO降解效果更好,與Fe3+摻雜納米ZnO相比,有機染料的吸收峰強度下降更明顯。
3.2抗菌性能
Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO的抗菌性能隨摻雜離子的變化而變化。Ce3+和Sm3+摻雜納米ZnO表現(xiàn)出良好的抗菌活性,而Fe3+摻雜納米ZnO的抗菌活性較弱。隨著納米ZnO濃度的增加,抑菌效果增強,最小抑菌濃度逐漸減小。
4.結(jié)論
本實驗成功制備了Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO,并研究了其光催化和抗菌性能。實驗結(jié)果表明,摻雜離子的引入可以顯著提高納米ZnO的光催化性能,提高有機染料的降解效果。同時,摻雜離子也對納米ZnO的抗菌性能具有調(diào)控作用。Ce3+、Sm3+摻雜納米ZnO表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌活性,有望在醫(yī)療材料中得到廣泛應(yīng)用。本研究為摻雜離子調(diào)控納米ZnO光催化和抗菌性能提供了理論和實驗基礎(chǔ),為相關(guān)研究提供了參考。
關(guān)鍵詞:Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO;溶膠-凝膠法;光催化性能;抗菌性通過本實驗,我們成功制備了Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜的納米ZnO,并研究了其光催化和抗菌性能。結(jié)果表明,Ce3+和Sm3+摻雜納米ZnO在紫外光照射下具有更高的光催化活性,降解有機染料的效果更好。同時,Ce3+和Sm3+摻雜納米ZnO還展示出良好的抗菌活性,而Fe3+摻雜納米ZnO的抗菌活性較弱。研究還發(fā)現(xiàn),隨著納米ZnO濃度的增加,抑菌效果增強,最小抑菌濃度逐漸減小。因此
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