Page 174 - 《精细化工》2020年第1期

·160· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

过多的 Ag 3 PO 4 可能覆盖在 ZnO 表面的活性位点，
导致形成的异质结结构减少 [31] 。因此，Ag 3 PO 4 /ZnO
复合材料异质结光催化活性最好时 n(Ag 3 PO 4 )∶
n(ZnO)为 1∶3。

图 7 活性物种对光催化的影响
Fig. 7 Effect of active species on the photocatalytic
performances

2.6 稳定性研究
为了测试制备的 Ag 3 PO 4 /ZnO 复合材料的催化
稳定性，对 n(Ag 3 PO 4 )∶n(ZnO)=1∶3 的样品进行了
苯酚的循环降解实验，结果如图 8 所示。

图 6 可见光下样品对苯酚的光降解图（a）和一级动力
学方程拟合图（b）
Fig. 6 Photodegradation curves of phenol by the samples
under visible light (a) and first-order kinetic
equation fitting diagram (b)
图 8 Ag 3 PO 4 /ZnO 复合材料循环光催化降解图
由图 6b 可知，ln(/ 0 )与 t 都呈良好的线性关系 Fig. 8 Cyclicphotocatalytic degradation of phenol by
Ag 3 PO 4 /ZnO composite
ln(/ 0 )=kt，符合光催化降解一级动力学模型。ZnO
–1
对苯酚降解速率的 k 值最大，只有0.004 min ；纯 第 1 次降解实验后降解率为 90%，循环降解 5
–1
Ag 3 PO 4 的 k 值为0.010 min ；AZ-3 的 k 值最小， 次后降解率仍然保持在 76%左右。说明 Ag 3 PO 4 /ZnO
–1
为0.051 min ，速率是 ZnO 的 13 倍，是 Ag 3 PO 4
复合材料形成了有效的异质结结构，在光催化反应
的 5 倍。
过程中，使 Ag 3 PO 4 产生的光生电子通过异质结可以
2.5 活性物种检测
迅速转移到纳米 ZnO 上，并在表面发生还原反应，
为了测试制备的 Ag 3 PO 4 /ZnO 复合材料主要活
这在一定程度上避免了 Ag 3 PO 4 被光生电子还原为
性物种的存在，对 n(Ag 3 PO 4 )∶n(ZnO)=1∶3 的样品
单质 Ag，从而提高了 Ag 3 PO 4 /ZnO 复合材料异质结
进行活性物种测试，结果见图 7。将苯酚作为目标
复合材料的稳定性 [33] 。为进一步分析纳米棒状
降解物，分别加入异丙醇（IPA）作为•OH 牺牲剂，
+
三乙醇胺（TEOA）作为空穴（h ）牺牲剂、苯醌（BQ） Ag 3 PO 4 /ZnO 复合材料的稳定性，对反应后的光催化
2–
用作•O 牺牲剂和空白实验进行光催化降解 [32] 。从 材料进行了 XRD 测试，与未参与反应样品的 XRD 进
行对比，结果如图 9 所示。由图 9 可知，反应后的
图 7 中可知，不同的牺牲剂对光催化降解效率影响
纳米棒状 Ag 3 PO 4 /ZnO 复合材料特征峰值相对降低。
不同。其中异丙醇牺牲•OH 对光催化降解实验的影
响最大，加入后导致其催化效率降到 25%，而加入 可能是因为，Ag 3 PO 4 的纳米颗粒不稳定，发生了一
三乙醇胺和苯醌后降解率分别降为 55%和 76%。可 定程度的光腐蚀 [25] ，图中没有出现其他杂质峰。结
以说明，在光催化降解苯酚的过程中，主要活性物 合循环降解实验和 XRD 图表明，纳米棒状 Ag 3 PO 4 /
种是•OH。 ZnO 复合材料的稳定性较好。