Ce3+,Sm3+,Fe3+掺杂纳米ZnO的制备及其光催化和抗菌性能研究

Ce3+,Sm3+,Fe3+掺杂纳米ZnO的制备及其光催化和抗菌性能研究Ce3+、Sm3+、Fe3+掺杂纳米ZnO的制备及其光催化和抗菌性能研究

摘要：Ce3+、Sm3+、Fe3+掺杂纳米ZnO在光催化和抗菌性能方面具有广泛的应用前景。本实验通过溶胶-凝胶法制备了Ce3+、Sm3+、Fe3+掺杂纳米ZnO，并对其光催化降解有机染料、抗菌活性进行了研究。实验结果表明，掺杂纳米ZnO具有优良的光催化和抗菌性能，在环境净化和医疗领域具有广泛的应用潜力。

1.引言

光催化技术作为一种环境友好的净化技术，能够高效降解有机污染物，受到了广泛关注。纳米ZnO作为一种重要的光催化材料，具有较高的光催化活性和稳定性，但其光催化性能仍有待提高。通过掺杂稀土离子和过渡金属离子等，可以调控纳米ZnO的能带结构和电子结构，提高其光催化性能和抗菌活性。

2.实验方法

2.1材料制备

采用溶胶-凝胶法制备Ce3+、Sm3+、Fe3+掺杂纳米ZnO。首先将适量的Zn（NO3）2·6H2O溶解在乙醇中，得到Zn2+溶液。然后将硝酸盐溶液与硝酸铈、硝酸钕、硝酸铁混合，并加入表面活性剂P123。搅拌溶液直至均匀混合。将上述溶液在85℃下恒温搅拌24小时，在恒温高温炉下煅烧4小时，得到Ce3+、Sm3+、Fe3+掺杂纳米ZnO的粉末。

2.2光催化降解性能测试

将所制备的Ce3+、Sm3+、Fe3+掺杂纳米ZnO粉末添加至亚甲基蓝溶液中，利用紫外-可见吸收光谱对其光催化降解有机染料的性能进行测试。在紫外光照射下，监测亚甲基蓝溶液的吸收峰强度变化，得到降解效果。

2.3抗菌性能测试

采用滴定法测试Ce3+、Sm3+、Fe3+掺杂纳米ZnO的抗菌性能。将纳米ZnO溶液滴加到含有细菌的琼脂平板上，观察细菌生长情况。采用不同浓度的纳米ZnO溶液测试其最小抑菌浓度，并对抗菌机制进行分析。

3.结果与讨论

3.1光催化性能

Ce3+、Sm3+、Fe3+掺杂纳米ZnO在紫外光照射下，较纯净的ZnO表现出更高的光催化活性。其中，Ce3+和Sm3+掺杂纳米ZnO降解效果更好，与Fe3+掺杂纳米ZnO相比，有机染料的吸收峰强度下降更明显。

3.2抗菌性能

Ce3+、Sm3+、Fe3+掺杂纳米ZnO的抗菌性能随掺杂离子的变化而变化。Ce3+和Sm3+掺杂纳米ZnO表现出良好的抗菌活性，而Fe3+掺杂纳米ZnO的抗菌活性较弱。随着纳米ZnO浓度的增加，抑菌效果增强，最小抑菌浓度逐渐减小。

4.结论

本实验成功制备了Ce3+、Sm3+、Fe3+掺杂纳米ZnO，并研究了其光催化和抗菌性能。实验结果表明，掺杂离子的引入可以显著提高纳米ZnO的光催化性能，提高有机染料的降解效果。同时，掺杂离子也对纳米ZnO的抗菌性能具有调控作用。Ce3+、Sm3+掺杂纳米ZnO表现出优异的抗菌活性，有望在医疗材料中得到广泛应用。本研究为掺杂离子调控纳米ZnO光催化和抗菌性能提供了理论和实验基础，为相关研究提供了参考。

关键词：Ce3+、Sm3+、Fe3+掺杂纳米ZnO；溶胶-凝胶法；光催化性能；抗菌性通过本实验，我们成功制备了Ce3+、Sm3+、Fe3+掺杂的纳米ZnO，并研究了其光催化和抗菌性能。结果表明，Ce3+和Sm3+掺杂纳米ZnO在紫外光照射下具有更高的光催化活性，降解有机染料的效果更好。同时，Ce3+和Sm3+掺杂纳米ZnO还展示出良好的抗菌活性，而Fe3+掺杂纳米ZnO的抗菌活性较弱。研究还发现，随着纳米ZnO浓度的增加，抑菌效果增强，最小抑菌浓度逐渐减小。因此