研究目的
研究通过微波辅助水热法制备的Fe3?和Pb2?共掺杂ZnO纳米粒子的光催化性能及抗菌性能的提升。
研究成果
微波辅助水热法有效制备了无杂相的Fe3?和Pb2?共掺杂ZnO纳米颗粒。掺杂引入缺陷,减小了晶粒尺寸并改变了形貌。虽然光催化活性降低,但对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性增强,使该材料尽管在光催化方面存在局限,但在抗菌应用方面仍具前景。
研究不足
共掺杂会降低光催化活性,这可能限制其在光催化领域的应用。使用有毒的铅元素需要谨慎操作并进行稳定性检测,以防止其释放到环境中。该方法可能无法实现工业化规模应用,且需进一步优化以提升性能。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用微波辅助水热法合成了不同浓度(0、1、3、7 mol%)Fe3?和Pb2?共掺杂的ZnO纳米颗粒,旨在开发处理有机废水和对抗微生物耐药性的新材料。理论模型包括用于结构分析的Rietveld精修和用于光学性质的Kubelka-Munk函数。
2:7 mol%)Fe3?和Pb2?共掺杂的ZnO纳米颗粒,旨在开发处理有机废水和对抗微生物耐药性的新材料。理论模型包括用于结构分析的Rietveld精修和用于光学性质的Kubelka-Munk函数。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:样品制备使用的前驱体材料为Zn(NO?)?·6H?O、Fe(NO?)?·9H?O、Pb(NO?)?、NaOH和去离子水。具体样品包括纯ZnO及共掺杂变体(如Z1F、Z1F1P)。
3:1F、Z1F1P)。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括岛津衍射仪(XRD-6000)、蔡司Supra 35扫描电镜、日本Bel公司Belsorp II比表面积分析仪、岛津FTIR(IRTracer-100)、岛津紫外漫反射光谱仪(UV-2550 DRS-UV)、岛津XRF(EDX-720)、岛津紫外分光光度计(UV-2600)、岛津TOC分析仪(500)、飞利浦TUV 15W紫外灯及水热合成用高压灭菌釜。材料购自Sigma-Aldrich和Synth。
4:0)、蔡司Supra 35扫描电镜、日本Bel公司Belsorp II比表面积分析仪、岛津FTIR(IRTracer-100)、岛津紫外漫反射光谱仪(UV-2550 DRS-UV)、岛津XRF(EDX-720)、岛津紫外分光光度计(UV-2600)、岛津TOC分析仪(500)、飞利浦TUV 15W紫外灯及水热合成用高压灭菌釜。材料购自Sigma-Aldrich和Synth。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:合成过程包括溶解前驱体、用NaOH调节pH至13,在140°C下于Teflon内衬高压釜中微波辐射(2.45 GHz,最大功率800 W,压力3 atm)加热30分钟,随后离心、洗涤和干燥。表征手段包括XRD、SEM、BET、FTIR、DRS-UV和XRF。光催化测试采用亚甲基蓝染料在紫外辐射下的降解实验;抗菌测试采用琼脂扩散法针对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。
5:45 GHz,最大功率800 W,压力3 atm)加热30分钟,随后离心、洗涤和干燥。表征手段包括XRD、SEM、BET、FTIR、DRS-UV和XRF。光催化测试采用亚甲基蓝染料在紫外辐射下的降解实验;抗菌测试采用琼脂扩散法针对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:结构参数采用GSAS和EXPGUI软件进行Rietveld精修分析,带隙估算使用Kubelka-Munk和Wood-Tauc方程,抑菌圈直径进行统计分析,矿化程度通过TOC测量评估。
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获取完整内容-
X-ray diffractometer
XRD-6000
Shimadzu
Used for X-ray diffraction analysis to characterize the crystalline phases of the samples.
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Field emission scanning electron microscope
Supra 35
Zeiss
Used to observe the morphology and size of the nanoparticles.
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FTIR equipment
IRTracer-100
Shimadzu
Used for Fourier transform infrared spectroscopy to determine functional groups.
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UV-vis spectrophotometer
UV-2550
Shimadzu
Used for ultraviolet diffuse reflectance spectroscopy to estimate band gap.
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XRF spectrometer
EDX-720
Shimadzu
Used for elemental X-ray fluorescence analysis to check chemical stability.
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Spectrophotometer
UV-2600
Shimadzu
Used to monitor the absorption band of methylene blue during photocatalytic tests.
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TOC analyzer
500
Shimadzu
Used to estimate mineralization degrees by measuring total organic carbon.
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BET equipment
Belsorp II
Bel Japan, INC
Used to calculate specific surface areas from adsorption isotherms.
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UVC lamp
TUV
Philips
Used as a UV light source for photocatalytic tests.
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Autoclave
Used for hydrothermal synthesis under controlled temperature and pressure.
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