Page 171 - 《精细化工》2020年第1期

第 1 期 黄凤萍，等: 复合纳米棒状 Ag 3 PO 4 /ZnO 材料的光催化性能 ·157·

制了其对可见光的利用率。为了提高其光催化性能， 烯三胺（C 4 H 13 N 3 ，DETA），继续强烈搅拌 1 h 待溶
[4]
研究人员制备了很多特殊结构的 ZnO，如空心球 、 液形成均一体系时停止，在高压不锈钢反应釜内于
[5]
花状 、棒状 [5-6] 、片状 [7-8] 、管状 [9-10] 等，通过增加 170 ℃下反应 10 h。待反应釜温度降至室温时，倒
比表面积来增加反应位点；也有人通过与窄禁带材 掉上清液，将所得沉淀用蒸馏水和无水乙醇冲洗，
料复合来 提高反应 位点，如 CdS–ZnO [11] 、 在 80 ℃下干燥 10 h。最后在 500 ℃下煅烧 3 h 得到
ZnFe 2 O 4 /ZnO [12] 、 V 2 O 5 /ZnO [13] 、 In 2 O 3 /ZnO [14] 、 产物，收集备用。
Cu 2 O/ZnO [15] 、BiVO 4 –ZnO [16] 等。 1.2.2 纳米棒状 Ag 3 PO 4 /ZnO 复合材料的制备
Ag 3 PO 4 作为一种新型的可见光催化剂，在可见 运用原位生长法制备纳米棒状 Ag 3 PO 4 /ZnO 复
光降解中展现了优异的性能，其光电转换效率达到 合材料。制备过程中做好避光措施。将上一步所制
了 90%。当前研究负载 Ag 3 PO 4 的复合物作为光催化 备的 ZnO 0.04 g（0.5 mmol）超声溶解在装有 25 mL
[17] 、CNT/Ag 3PO 4、 去离子水的容器中，再加入 0.085 g（0.5 mmol）
剂的方法有很多，例如 C 3N 4/Ag 3PO 4
[18]
Ag 3 PO 4 /TiO 2 等。Ag 3 PO 4 /ZnO 方法的研究者也有 AgNO 3 搅拌 30 min，使溶液变得透明。然后加入
很多，比如高雅等 [19-20] 研究了 Ag 3 PO 4 /ZnO 复合材 0.06 g（0.168 mmol）的 Na 2 HPO 4 ·12H 2 O，保持搅拌
料对光催化降解罗丹明 B 溶液光催化性能的影响及 4 h 后得到产物，倒掉上清液，将沉淀用去离子水和
Ag 3 PO 4 /ZnO 复合材料的光催化性能；郭钰伟等 [21] 乙醇交替冲洗后，在 60 ℃的烘箱中干燥 6 h，得到
采用银氨辅助法合成了 Ag 3PO 4，并利用超声波分散 的产物即为 n(Ag 3 PO 4 )∶n(ZnO)=1∶3 的纳米棒状
法制备 Ag 3 PO 4 /ZnO 复合物，讨论了煅烧温度、煅烧 Ag 3 PO 4 /ZnO 复合材料，记作 AZ-3。用相同方法制
时间、照射时间和染料浓度对甲基橙降解率的影响。 备出 了纯的 纳 米 Ag 3 PO 4 、 ZnO 颗 粒 ，以及
文献通过 Ag 3 PO 4 和 ZnO 的复合提高光催化性能及 Ag 3 PO 4 /ZnO 的物质的量比分别为 1∶1、1∶2、1∶
降解率，但是鲜见光催化性能和降解率提高的机理 4 的复合材料，分别记为 AZ-1、AZ-2、AZ-4。
研究。 1.3 光催化实验
本实验先利用水热法制备了纳米针状 ZnO 材 进行光催化反应实验时，向反应容器中加入一
料，再利用原位生长法制备了不同物质的量的纳米 定量 10 mg/L 的目标降解物，然后加入 0.03 g 光催
棒状 Ag 3 PO 4 /ZnO 复合 材料。提出并证明了 化剂，在黑暗环境中搅拌 60 min。室温下，打开氙
Ag 3 PO 4 /ZnO 复合材料形成了表面异质结结构，通过 气灯，开通冷却水进行光催化反应，每隔 10 min 移
加快电荷迁移的速率来提高光生电子-空穴的分离 取适量反应液，先用离心机分离，然后取上清液测
效率，提升光催化效率。 量溶液的吸光度。本实验选择了苯酚为目标降解物，
加入不同物质的量比的复合材料作为催化剂，间隔
1 实验部分
相同时间取样，测定其吸光度，并利用标准曲线方
1.1 试剂与仪器 程计算降解率：
NaOH、Na 2 HPO 4 ·12H 2 O、AgNO 3 、C 4 H 6 Zn·H 2 O、 η/% = (1－ρ/ρ 0 ) × 100
二乙烯三胺（C 4 H 13 N 3 ，DETA)，AR，天津市科密 式中：η 为溶液的降解率，%；ρ 和 ρ 0 分别为苯酚降
欧化学试剂有限公司；异丙醇、三乙醇胺，AR，天 解后和初始质量浓度，mg/L。
津市天力化学试剂有限公司；C 6 H 5 OH，AR，天津 1.4 活性物种检测
市福晨化学试剂有限公司。 催化反应在 300 W 高压氙灯下进行。取 50 mg
高压氙灯，北京泊菲莱 300 W 氙灯；D/MAX- 制备的复合材料光催化剂分别超声分散到 100 mL
2500 PC 型 X 射线衍射仪，日本岛津公司；S-4800 加有不同牺牲剂的 10 mg/L 苯酚溶液中进行降解，
扫描电子显微镜，日本日立公司；Tecnai G2 F20 同时设置一组空白实验不添加牺牲剂。光照前暗处
S-TWIN 型透射电镜，美国 FEI 公司；ESCALAB 250 理 30 min 以达到吸附平衡，光照过程中也持续搅拌
Xi 型 X 射线光电子能谱仪，美国 Thermo 公司；Cary 维持平衡状态，每隔 10 min 取一定量的反应液，先
5000 型紫外-可见-近红外分光光度计，美国安捷伦 进行离心处理。然后取上清液测量溶液的吸光度，
公司。 并计算出其降解率。
1.2 催化剂制备 1.5 稳定性实验
1.2.1 纳米棒状 ZnO 光催化剂的制备 稳定性实验取 50 mg 催化剂，向反应容器中加
将 0.650 g（3 mmol）乙酸锌加入烧杯中，再加 入一定量的 10 mg/L 苯酚溶液在黑暗环境中搅拌
入 13.3 mL 水，剧烈搅拌 30 min 后加入 19 mL 二乙 60 min，在可见光照射下每隔一定时间取样测定目