Page 25 - 《精细化工》2019年第11期
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第 11 期 吴振伟,等: 聚二甲基硅氧烷基上转换材料的制备与光催化应用 ·2173·
上转换微乳液。以上步骤在手套箱中完成(水和氧 1.3.2 PDMS 树脂固态上转换效率测试
气质量分数<0.01%)。 PDMS 树脂固态上转换效率由公式(1)计算得出:
1.2.2 聚二甲基硅氧烷(PDMS)固态上转换树脂 A F 2
材料的制备 UC 2 r A F s r s (1)
s r r
在 50 mL 烧杯中加入 9.5 g 二甲基硅氧烷单体
式中:Φ UC 为上转换效率,下标“s”和“r”分别代
及 0.5 g 交联剂,搅拌均匀,作为混合液体 A;搅拌
表被测样品与参比样品(罗丹明 B 乙醇溶液作为参
下,将一定量(0.04~0.24 mL)上转换溶液(PdTPP
比样品,荧光量子产率为 65%);Φ r 为参比样品的
0.08 mmol/L,DPA 24 mmol/L)滴加至液体 A 中,
荧光量子产率(%);A 为紫外-可见光吸收值;F
搅拌 30 min,至均匀分散;随后,将烧杯置于真空
为荧光发射光谱的积分面积;η 为溶剂的折射率。
箱内,抽真空 10 min,取出静置 1 h,以除去烧杯内 1.3.3 PDMS 固态上转换荧光光电流响应测试
PDMS 中少量的空气;最后在 N 2 保护下,100 ℃加 通过一个标准三电极体系对固态上转换蓝光-
热 2 h,自然冷却形成透明的 PDMS 固态上转换树 光电流的响应进行测试:1.5 g PDMS 型固态树脂在
脂,备用。 激发光源激发下产生的蓝光作为光源,直接照射于
1.2.3 ZnCdS 半导体电极的制备 涂有 ZnCdS 的 FTO 玻璃上,其中光阳极的活性区
ZnCdS 半导体材料合成方法如下:在烧杯中加 域面积为 1 cm 。激发光源每照射 50 s 后关闭 50 s,
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入 40 mL 去离子水,随后在匀速搅拌下加入 0.18 g 以此循环。体系中产生的光电流强度通过三电极体
醋 酸锌〔 Zn(Ac) 2 ·2H 2 O 〕与 0.46 g 硫酸镉 系电化学工作站的电流-时间(I–t)曲线记录。其中,
(3CdSO 4 ·8H 2 O),随后,缓慢滴入 10 mL 硫化钠水 涂有 ZnCdS 的 FTO 玻璃作为光阳极,Pt 丝电极作
溶液(Na 2 S,0.45 mol/L),混合均匀后,将混合溶液 为对电极,Ag/AgCl(0.1 mol/L)作为参比电极,电
转移至一个 50 mL 的聚四氟乙烯高压反应釜中, 解质为 1.0 mol/L 的 Na 2 SO 4 溶液。
180 ℃反应 10 h。自然冷却,样品离心处理,获得 1.3.4 罗丹明 B 上转换荧光光降解效率测试
的黄色固体用去离子水及乙醇分别清洗 3 次。最后, 催化剂 Pt/WO 3 的制备 [30] :在烧杯中加入 130 mg
放入干燥箱 70 ℃烘干得到 ZnCdS 半导体材料。 纳米 WO 3 粉末,30 mL 去离子水以及 10 mL 甲醇,
在 20 mL 小玻璃瓶中称取 1.00 g 上步合成的 超声处理约 30 min,取出,在搅拌下加入 400 μg
ZnCdS,依次加入 6.00 g 去离子水、2.00 g 冰醋酸和 H 2 PtCl 6 H 2 O,搅拌均匀后,放置于紫外灯下照射
0.48 g 羟丙基纤维素,磁力搅拌 24 h,形成黏稠状 30 min 即得 Pt/WO 3 混合溶液,然后将混合溶液放置
液体 B,避光密封保存。 于 60 ℃烘箱中烘干至质量不变,即得 Pt/WO 3 粉体。
光阳极 FTO 玻璃片的制作方法如下:将 FTO 罗丹明 B 光降解测试:在小烧杯中加入罗丹明
导电玻璃裁成 2.0 cm×2.5 cm 大小,裁成的 FTO 导 B 水溶液(5 mL,8 mol/L),光催化剂 Pt/WO 3 (800 µL,
电玻璃片分别使用丙醇、稀盐酸溶液和去离子水超 10 g/L),超声处理 30 min,搅拌均匀后加入 PDMS
声清洗 20 min,取出后用丙酮清洗 3 次,N 2 吹干备 上转换树脂(1.5 g),激发光源直接照射 PDMS 型
用。利用万能表检测 FTO 的导电层,在导电层上用 固体上转换树脂上,产生的绿转蓝固态上转换蓝光
3M 透明胶带围成 1 cm×1 cm 的掩模板,将黏稠状的 直接照射于罗丹明 B 溶液,玻璃瓶外围使用锡箔纸
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ZnCdS 液体 B 旋涂在模板内,膜的面积为 1 cm 。 包裹,以减少上转换光能量的损失,每隔 30 min 从
将涂过 ZnCdS 膜的 FTO 玻璃放入干燥箱内,70 ℃ 罗丹明 B 溶液中取样进行紫外吸收光谱检测。其中,
加热 1 h,使溶剂完全挥发。然后取出,将胶带撕去, 激发光源使用固态激光器,发射波长为 532 nm,功
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随后移入马弗炉中烧结,自室温升温至 500 ℃,并 率密度 60 mW/cm 。
保温 30 min,升温速率为 5 ℃/min。自然冷却后取 光降解效率计算方法见式(2)。
出,作为光阳极备用。 η/%=〔(A 0 -A)/A 0 〕×100 (2)
1.3 测试方法 式中:η—罗丹明 B 降解效率,%;A—光照后罗丹
1.3.1 PDMS 树脂固态上转换激发光谱测试 明 B 吸光度;A 0 —初始状态罗丹明 B 吸光度。
在激发光源光路的垂直方向上,对承载于比色
皿中的 PDMS 固态上转换树脂进行上转换光谱测 2 结果与讨论
试,使用光纤光谱测量仪测定并记录上转换光谱。 2.1 PDMS 树脂固态上转换激发光谱测定
上转换激发光源为固态连续激光器(532 nm, 在 PDMS 上转换树脂中,PdTPP/DPA 上转换分子
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60 mW/cm )。 甲苯溶液以微液滴的形式分布在 PDMS 树脂基体中。