水热法制备ZnO和性能研究(4)
（1）电子受到激发，以及部分电子和空穴的相互结合
ZnO+hv→ZnO+e-+h+
e-+h+→复合能量
（2）还原剂e-发生氧化反应
e-+O2→O2-
O2-+H+→HO2
2HO2·→H2O2+O2
H2O2+O2-→OH·+O2+OH-
(3)氧化剂h+发生还原反应
h++H2O→H++OH·
h++OH-→OH·
(4)对污染物的分解
OH·+污染物→CO2+H2O
1。2。5 纳米ZnO光催化性能的影响因素
影响ZnO光催化性能的因素有很多，具体可分为两大类：催化剂自身的影响以及外在光催化实验条件的影响。其中可以通过改变实验条件来制备具有不同光催化效果的ZnO材料，可以通过改变光催化实验的参数来提高各种条件下制备出的ZnO材料的光催化效果。下面是几种光催化影响因素的具体分析：
1。2。5。1 内在因素
（1）晶粒尺寸
ZnO的晶粒大小对其光催化效果的影响可以从以下几个角度理解。从吸附角度来说，催化剂的催化效果与被降解物在催化剂表面的吸附量有关。随着催化剂晶粒尺寸的减小，单位体积溶液中分散的催化剂颗粒数量会增加，同时表面积会增大，有利于染料分子的吸附以及对光的吸收；从光催化反应机理来讲，晶粒粒径减小时，电子和空穴移动到催化剂表面的路程会缩短，减少了电子和空穴的复合，催化活性会增加；从小尺寸效应角度来解释，催化剂的尺寸小的时候催化活性较高，但这并不意味着尺寸越小催化效率越高。虽然纳米能级的材料与相应的普通材料的电学及光学性质有很大的不同，但是随着纳米材料尺寸的缩短，它的量子限域效应却会越来越明显[7]。
（2）比表面积
随着ZnO粒径的减小，其表面积会增大，有利于染料分子的吸附以及对光的吸收，增大了反应接触面积，活性也就越强。
（3）晶格缺陷
一般来说，实验室中制备的ZnO晶粒有着各种各样的缺陷，它并不是完美的。但是一般来说缺陷越多，材料的催化活性越好，因为这些缺陷可以阻止电子和空穴的复合作用，提高了材料的催化活性。
1。2。5。2 外在因素
（1）光源
光源对光催化效果的影响主要表现在两个方面，第一个是光源的波长范围，光催化反应的原理就是建立在电子-空穴对产生的基础上，而材料只有受到大于或等于本身禁带宽度能量的光线照射时，价带上的电子才会被激发而跃迁到导带，从而在价带上产生空穴，形成电子-空穴对，所以ZnO只对波长为368nm以下的光产生吸收，因此光源的可选择范围比较广泛，如黑光灯，高压汞灯，紫外线灯等，波长范围一般在250-400nm范围内。第二个是光源的光照强度，光照强度越大，照射到材料表面的光子数量越多，会产生越多的电子-空穴对，催化效果越好。研究表明，低光照射下，反应速率与光照强度成线性关系，中等强度照射下，反应速率与光照强度的平方成线性关系[4]。一般来说，强度越大，波长越小，催化效率越好。
（2）催化剂浓度
在没有催化剂的条件下，染料的降解效果很差，随着催化剂量的增加，光子被催化剂吸收，催化效率逐渐增大，当催化剂的量增大到一定量时，溶液的浑浊度增加进而对光产生遮蔽作用，反而阻碍了催化剂对光子的吸收，导致光催化效率的降低。
第二章 水热法制备ZnO粉末
2。1 水热法的原理
水热法是一种液相法，这种制备纳米材料的方法是一种低廉的、简单的实验方法，已广泛应用于制备纳米材料。其基本过程是将原料溶于去离子水中配制成相应的水溶液，也就是前驱液，然后将前驱液置于高温高压的环境中，以水为媒介来促使液相和气相中的反应进行，难溶或不溶的物质会溶解且重新结晶，进而得到样品。