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·1444· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

由图 6 可知，不同催化剂的带隙顺序为： 而纯 g-C 3 N 4 在相同条件下只降解不到 50%的 Rh B。
CDs/ZnO/g-C 3 N 4 <g-C 3 N 4 <ZnO/g-C 3 N 4 <ZnO 。CDs/ZnO/ ZnO/g-C 3 N 4 复合材料在相同情况下对 Rh B 降解率
g-C 3 N 4 的带隙小于 ZnO/g-C 3 N 4 ，表明 CDs 的负载使 达到 70%左右。CDs 修饰 ZnO/g-C 3 N 4 显示出较高的
得 CDs/ZnO/g-C 3 N 4 复合材料的禁带宽度减小。 降解率，CDs/ZnO/g-C 3 N 4 复合材料在 210 min 后降
2.6 光催化活性评价 解 RhB 达到 70%左右。
以 g-C 3 N 4 、ZnO/g-C 3 N 4 、CDs/ZnO/g-C 3 N 4 为催 2.7 重复使用性
化剂，在可见光条件下分别考察其对有机染料罗丹 为了测试 CDs/ZnO/g-C 3 N 4 的稳定性和再循环
明 B 的光催化降解效果，结果如图 7、8 所示。 的能力，对反应后的催化剂进行回收，在相同条件
下重复进行光催化降解实验，结果如图 9 所示。在
相同条件下，对 CDs/ZnO/g-C 3 N 4 复合材料重复 4 次
光催化，其降解率还能达到 70%左右，说明合成的
CDs/ZnO/g-C 3 N 4 稳定性较好。从图 9 可以看出，随
着循环次数的增加 CDs/ZnO/g-C 3 N 4 的降解率逐渐
降低，是因为 CDs/ZnO/g-C 3 N 4 复合材料对罗丹明 B
的吸附作用逐渐达到了饱和，随着循环次数的增加，
催化剂表面吸附的罗丹明 B 过多，降低了催化剂对
光的利用，对催化结果造成影响。

图 7 不同含量 ZnO 的 ZnO/g-C 3 N 4 复合材料对罗丹明 B
的降解效果
Fig. 7 Degradation of Rh B by ZnO/g-C 3 N 4 composites
with different contents of ZnO

图 9 CDs/ZnO/g-C 3 N 4 光催化稳定性的探究
Fig. 9 Cycling runs of the photocatalysis of Rh B over
CDs/ZnO/g-C 3 N 4 under visible light

2.8 催化机理的初探

图 10 为 CDs/ZnO/g-C 3 N 4 催化剂的光催化机理
图 8 不同催化剂对罗丹明的降解效果 示意图。g-C 3 N 4 是带隙约 2.7 eV 的半导体，并且它
Fig. 8 Degradation effect of Rh B by different catalysts
已被用作可见光光催化剂。ZnO 自身不能被可见光
从图 7 可以看出，ZnO/g-C 3 N 4 复合材料的降解 激发。由于 g-C 3 N 4 的 CB 电位（–1.12 eV）比 ZnO
实验表明，在可见光照射下，复合材料光催化降解 的 CB 电位–0.5 eV 更负 [22] ，因此，g-C 3 N 4 半导体的
–
罗丹明 B 的能力随材料中 ZnO 的含量先增大后降 CB 中的光生电子（e ）在可见光照射下转移至 ZnO
+
低，在 ZnO 质量分数为 50%时，光催化效果最佳。 的 CB 中，在 g-C 3 N 4 的 VB 中留下空穴（h ）。由于
其原因可能是少量的 ZnO 与 g-C 3 N 4 复合后影响了 ZnO 的电位比标准氧化还原电位更低 [23] ，推断出
其表面的活性位点，导致光催化效率降低。当 ZnO ZnO 的 CB 上的部分电子可以进一步与水中的溶解
.–
的量达到一定程度后，催化剂表面的电子传输能力 氧结合形成 O 2 。CDs 既作为电子受体又作为供体
–
加强，表现出较好的光催化性能。但继续加入 ZnO 促进电子（e )转移到 ZnO/g-C 3 N 4 表面，ZnO/g-C 3 N 4
–
后，过量的 ZnO 可能作为光生电子-空穴的复合位 上的过量电子（e ）也可转移到 CDs 上，进一步提
点，抑制光生电子的转移，使得光催化效果下降。 高电子-空穴对的分离率。同时，吸附在催化剂表面的
从图 8 中可以看出，当不加入催化剂时，Rh B O 2 和 H 2O 捕获电子和空穴，发生氧化还原反应产
–
.
在 210 min 内几乎不降解，表明 Rh B 的自降解可忽 生 O 2 和·OH，将有机污染物氧化为 CO 2 和 H 2O，减少
略不计。纯 ZnO 在相同条件下降解率在 30%左右， 了光生电子和空穴的复合，更有利于增强光催化活性。