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(shí)驗(yàn)通過溶膠-凝膠法制備了Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO，并對(duì)其光催化降解有機(jī)染料、抗菌活性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)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(jī)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(shí)驗(yàn)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?cái)嚢?4小時(shí)，在恒溫高溫爐下煅燒4小時(shí)，得到Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO的粉末。

2.2光催化降解性能測(cè)試

將所制備的Ce3+、Sm3+、Fe3+摻雜納米ZnO粉末添加至亞甲基藍(lán)溶液中，利用紫外-可見吸收光譜對(duì)其光催化降解有機(jī)染料的性能進(jìn)行測(cè)試。在紫外光照射下，監(jiān)測(cè)亞甲基藍(lán)溶液的吸收峰強(qiáng)度變化，得到降解效果。

2.3抗菌性能測(cè)試

采用滴定法測(cè)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(xì)菌的瓊脂平板上，觀察細(xì)菌生長(zhǎng)情況。采用不同濃度的納米ZnO溶液測(cè)試其最小抑菌濃度，并對(duì)抗菌機(jī)制進(jìn)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(jī)染料的吸收峰強(qiáng)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(qiáng)，最小抑菌濃度逐漸減小。

4.結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jī)染料的降解效果。同時(shí)，摻雜離子也對(duì)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，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(jī)染料的效果更好。同時(shí)，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(qiáng)，最小抑菌濃度逐漸減小。因此