光催化活性 ZnO$_{1-x}$S$_x$@CNTs 异质纳米结构
材料科学
2023-10-11 v1 应用物理
摘要
本文报道了使用垂直排列的多壁碳纳米管（CNTs）薄膜作为 ZnO/ZnS 光催化活性纳米结构的载体。CNTs 通过热丝化学气相沉积（HfCVD）在 AlO 缓冲层上的 Fe 催化剂上合成。通过暴露于低压非热水蒸气扩散等离子体在 CNTs 外壁上制造受控点缺陷，并作为后续脉冲电沉积 Zn 纳米颗粒的种子，以此实现纳米颗粒与 CNTs 之间的直接且改善的接触。为获得分布于 CNTs 上的 ZnO、ZnS 及 ZnO/ZnS 混合相，分别采用氧化、硫化以及在富氧和富硫气氛中两步后续退火处理。扫描模式下的高分辨透射电子显微镜（HRTEM）结合能量色散 X 射线谱（EDS）提供了结构的化学mapping。X 射线衍射（XRD）分析证实了分别在 HO 和 S 蒸气中氧化后获得的 ZnO 与 ZnS 的六方相。对于两步后续退火获得的样品，XRD 主要显示 ZnO 的存在及少量 ZnS。在 S 蒸气中二次退火的益处体现为 ZnOS@CNTs 样品的吸收增强，其吸收边为 417 nm，而 ZnO@CNTs 为 408 nm，ZnS@CNTs 为 360 nm。相较于裸 ZnO 和 ZnS，所有样品均观察到吸收红移，这归因于 CNTs 的参与。因此，本研究表明了诱导 ZnO 对可见光吸收的双重益处：一是 S 掺杂，二是 CNTs 的参与。吸收增强对亚甲基蓝染料的光催化降解产生积极影响，表明 ZnOS@CNTs 异质纳米结构在所研究样品中是最佳光催化剂。
引用
@article{arxiv.2310.05974,
title = {Photocatalytic active ZnO$_{1-x}$S$_x$@CNTs heteronanostructures},
author = {Andjelika Bjelajac and Ileana Florea and Mihai Zamfir and Sandrine Tusseau Nenez and Costel Sorin Cojocaru},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.05974},
year = {2023}
}