Page 197 - 《精细化工》2020年第11期

第 11 期 唐清海，等: CdS/Zn-Fe LDO 复合材料光催化降解孔雀石绿 ·2343·

质量分数为 2.6%时，可见光下复合材料产氢速率是 将浓度均为 0.04 mol/L 的 100 mL CdCl 2 溶液与
纯 CdS 纳米带的 37 倍；ZHANG 等 [11] 通过自组装法 100 mL Na 2 S•9H 2 O 溶液混合，搅拌 0.5 h 后，加入
制备了 CdS/g-C 3 N 4 核壳纳米线，当 C 3 N 4 的质量分 0.08 g PVP 继续搅拌溶解后，加入一定量的 Zn-Fe
数为 2%，可见光大于 420 nm 照射下，CdS/g-C 3 N 4 LDH，搅拌 1 h，抽滤，固体用去离子水洗涤 4 次后，
产氢速率是原始 CdS 纳米线的 2 倍，具有稳定的催 室温干燥。干燥后固体放入马弗炉中 400 ℃下煅烧
化活性。 6 h，得到 CdS 与 Zn-Fe LDH 的质量比分别为 2∶1、
尖晶石结构的 ZnFe 2 O 4 因具有禁带宽度窄，对 1∶、1∶4 的复 合材 料 CdS/Zn-Fe LDO，记 为
可见光响应，化学性质和光电化学性质稳定等优点， CdS/Zn-Fe LDO（2∶1）、CdS/Zn-Fe LDO（1∶1）、
主要应用于太阳能的转化、光催化 [12-13] 等领域。由 CdS/Zn-Fe LDO（1∶4）。另外，按照上述方法制备
于光照 ZnFe 2 O 4 生成的电子与空穴易复合，光催化 了 Zn-Fe LDO、CdS。
活性较低，与宽禁带的半导体复合使用，其光催化 1.3 光催化实验
活性显著增高 [14-16] 。文献报道高温煅烧层状双金属 将 20 mg 纯 CdS、Zn-Fe LDO 或 3 个 CdS/Zn-Fe
氢氧化物 Zn-Fe LDH，可得到由纤锌矿晶型的氧化 LDO 复合材料加入到一定浓度的 30 mL 染料溶液
锌（ZnO）和尖晶石结构的铁酸锌（ZnFe 2 O 4 ）构成 中，避光振荡 30 min 后，以 300 W 氘灯模拟太阳光距
2
的 Zn-Fe LDO，Zn-Fe LDO 不仅可见光吸收范围宽， 离待降解染料溶液 30 cm 照射（辐照度：735 W/m ）。
且光催化活性比 Zn-Fe LDH 高 [17] 。这种制备 ZnO/ 利用紫外-可见分光光度计测定不同光照时间染料
ZnFe 2 O 4 异质结的方法简单，可将该异质结与其他 溶液的吸光度，再用染料标准曲线得出溶液中染料
光催化剂复合，进一步提高材料光催化活性。 质量浓度，依据公式（1）计算降解率（D）。
本实验以层状双金属氢氧化物 Zn-Fe LDH 为前 D/%=[( 0 – e )/ 0 ]×100 （1）
驱体，将 CdS 与其复合后，高温煅烧得到 CdS/Zn-Fe 式中： 0 、 e 分别是染料的初始质量浓度、光照一
LDO；期望 Zn-Fe LDO 转移 CdS 光照生成的电子与 定时间的平衡质量浓度，单位 mg/L。
空穴，降低复合率，提高复合材料的光催化活性， 1.4 循环实验
较短时间内完成可见光下对染料孔雀石绿的光催化 称取 20 mg CdS/Zn-Fe LDO（1∶1）加入到
降解反应。 30 mL 质量浓度 20 mg/L 的孔雀石绿溶液中，避光
搅拌 30 min 后，模拟可见光照射下每隔 10 min 取样
1 实验部分 测定溶液浓度。每次光催化反应结束，离心分离，

收集光催化剂，并在相同实验条件下再次进行催化
1.1 试剂与仪器
反应，循环 4 次。
Na 2 S•9H 2 O、Zn(NO 3 ) 2 •6H 2 O、CdCl 2 •2.5H 2 O 和
Fe(NO 3) 3 •9H 2O，国药集团化学试剂有限公司；NaOH， 2 结果与讨论
天津大茂化学试剂厂；聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、甲
基橙（MO）、亚甲基蓝（MB）、孔雀石绿（MG）、罗 2.1 材料表征
2.1.1 XRD
丹明 B（RhB）、结晶紫（CV）及酸性品红，北京化
纯 CdS、Zn-Fe LDO 及 3 个 CdS/Zn-Fe LDO 复
学试剂厂。以上试剂均为 AR。去离子水，实验室自制。
合材料的 XRD 图谱见图 1。
D/Max-2400 X 射线衍射仪（XRD），日本理学

公司；JSM-3500 热场发射扫描电镜（SEM），日本
JEOL 公司；8453 紫外-可见分光光度计（UV-Vis），
美国 Agilent 有限公司；UV-2450 紫外-可见分光光
度计（DRS）、RF-540 荧光分光光度计（PL），日本
Shimadzu 公司；高分辨质谱仪（FT-MS），电喷雾电
离（ESI），美国热电公司。
1.2 CdS/Zn-Fe LDO 复合材料的制备
3+
2+
按 n(Zn )∶n(Fe )=6∶1，称取 1.785 g(6 mmol)
Zn(NO 3 ) 2 •6H 2 O 和 0.404 g(1 mmol) Fe(NO 3 ) 3 •9H 2 O

溶解至 80 mL 去离子水中，搅拌 0.5 h，加入 4 mol/L
NaOH 溶液调节体系 pH 至 9~10。移至反应釜中 图 1 纯 CdS、Zn-Fe LDO 和 CdS/Zn-Fe LDO 复合材料的
XRD 谱图
60 ℃保持 12 h 后，抽滤、去离子水洗涤，固体在
Fig. 1 XRD patterns of pure CdS, Zn-Fe LDO and CdS/Zn-Fe
85 ℃干燥 24 h，得到 Zn-Fe LDH。 LDO composites