Ag和Cu掺杂对ZnO的协同效应：提高了光致发光性能、抗菌性能和催化性能

摘要

本研究重点关注了通过水热法合成的纯氧化锌（ZnO）、掺银氧化锌（Ag-ZnO）、掺铜氧化锌（Cu-ZnO）以及银铜共掺氧化锌（Ag-Cu-ZnO）纳米材料的合成、表征及比较分析。对这些纳米材料的结构、光学性能和抗菌性能进行了全面研究。平均晶粒尺寸约为22.7纳米至32.7纳米。紫外-可见光谱分析表明，掺杂样品在可见光范围内的光吸收能力有所增强，其光学带隙分别从纯ZnO的3.19电子伏特降至Cu-ZnO的3.15电子伏特、Ag-ZnO的3.09电子伏特以及Ag-Cu-ZnO的3.08电子伏特。光致发光光谱显示，由于金属掺杂的存在，发光过程出现了动态淬灭现象。抗菌实验结果显示，掺杂样品的抗菌活性优于纯ZnO。同时对这些纳米材料在酒精氧化反应中的催化活性进行了评估，发现Ag-Cu-ZnO表现出最高的催化效率，能够将苯甲酰转化为苯基，转化率达到了100%，且产物的纯度高达90%，这得益于Ag和Cu离子的协同作用。Cu-ZnO的催化活性优于Ag-ZnO，转化率约为87%，但低于共掺样品；而纯ZnO的转化率最低（约为72%）。这些研究结果凸显了原始氧化锌及掺杂氧化锌纳米材料在先进抗菌和催化应用中的潜力，尤其是在环境修复领域。