RGO/硫化锑(铋)纳米复合材料的制备及其可见光催化性能研究

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由于石墨烯具有良好的电子传输能力,若将石墨烯与半导体材料复合,则能有效地阻止光生电子-空穴对复合,从而显著增强半导体材料的光催化活性。因此,采用水热法、混合溶剂法制备了石墨烯/硫化锑(RGO/Sb2S3)复合材料,采用微波法制备了石墨烯/硫化铋(RGO/Bi2S3)复合材料,并通过一系列表征与光催化性能测试,显示出RGO/硫化锑(铋)复合材料出色的光催化活性。具体内容如下:(1)采用改进的Hummers法成功制备了GO(氧化石墨烯)。以GO、TAA(硫代乙酰胺)、SbCl3、浓盐酸和柠檬酸钠为原料,水作溶剂,用水热法制备了RGO/Sb2S3。结果表明,产品为正交晶系,其结晶度和纯度高;GO中的羟基、羧基和环氧基团,在200℃下反应24 h后被TAA部分或者完全还原;通过扫描电镜(SEM)能够发现柠檬酸钠用量对产品形貌影响不大;350 W的氙灯照射320min后,RGO/Sb2S3-1.5能够降解91.52%的罗丹明B(Rh B),循环降解Rh B实验表明其光催化稳定性好;此外,通过对苯二甲酸光致发光(TA-PL)探测技术和添加Vc的光催化对比实验,证实了·OH为光催化过程中的主要活性基团。(2)以GO、SbCl3、氢氧化钠和L-胱氨酸为原料,水和乙二醇(EG)作为共同溶剂,以混合溶剂法制备了RGO/Sb2S3纳米复合材料。结果表明,产品结晶性良好且为正交晶系;SEM分析表明不同GO浓度、混合溶剂配比、反应温度和时间对产品的复合效果和形貌有较大影响;PL谱图表明Sb2S3被石墨烯修饰后有效地提高了导带和价带之间的电荷分离,其中RGO/Sb2S3-2的最明显;以350 W氙灯为光源,光照280 min后,产品RGO/Sb2S3-1能够降解96.33%的Rh B,循环降解Rh B实验表明其具有良好的光催化稳定性;此外,通过TA-PL探测技术和添加Vc的光催化对比实验,证实了·OH为光催化过程中的主要活性基团。(3)以GO、BiCl3、Tu(硫脲)和1,2丙二醇为原料,用微波法制备了RGO/Bi2S3纳米复合材料,并通过一系列手段表征了产品。结果表明,产品为正交晶系;FT-IR谱图显示,GO中-OH、-COOH和环氧基团可以在20%的微波功率25 min的条件下还原除去;SEM分析表明,GO浓度为1.5 mg/m L时产品的复合效果好;UV-Vis谱图分析表明,RGO/Bi2S3-0.5和Bi2S3的能带间隙分别为1.57 e V和1.67e V;350 W氙灯光照200 min后,RGO/Bi2S3-1.5可降解91.13%的亚甲基蓝(MB),循环降解MB实验表明其具有良好的光催化稳定性;此外,通过TA-PL探测技术和添加Vc的光催化对比实验,证实了·OH为光催化过程中的主要活性基团。
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