Page 99 - 《精细化工》2021年第11期

第 11 期 唐忠家，等: Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 复合材料光催化降解甲基橙 ·2245·

10%）时，光生电子-空穴对复合的几率增加，导致
MO 的降解率降低至 46.2%。光照 60 min 后，10%
Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 对 MO 的降解率最大，结果与光致
发光光谱中 10% Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 在 544 nm 处的荧
光猝灭效率最高、荧光强度最低相一致。
用式（2）对图 7a 的结果进行拟合得出相应材
料对 MO 光降解的表观速率常数：
–ln(ρ e /ρ 0 ) = kt （2）
式中：ρ 0 和 ρ e 分别为光催化反应前后溶液中 MO 溶
液的质量浓度，mg/L；t 为反应时间，min；k 为表
–1
观速率常数，min 。
图 7b 的拟合反应动力学结果显示，ln(ρ e /ρ 0 )与
反应时间 t 呈线性关系，MoO 3 、Cd 0.5 Zn 0.5 S、4%
Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 、 7% Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 、 10%
Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 、13% Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 光降解 MO
2
的 R 依次为 0.96282、0.94704、0.96752、0.97615、
0.88023 和 0.97828，基本遵循一级反应动力学。同
时，上述光催化剂对 MO 的光降解反应表观速率常

数分别为 0.00039、0.00216、0.01581、0.03103、0.06725 图 8 10% Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 的质量浓度对 MO 降解率的
–1
和 0.06039 min ，复合光催化剂的表观速率常数均 影响（a）和光降解反应中 MO 的 UV-Vis 谱图（b）
大于单一组分催化剂，表明复合材料比 MoO 3 和 Fig. 8 Effect of mass concentration of 10% Cd 0.5 Zn 0.5 S/
MoO 3 on degradation rate of MO (a) and UV-Vis
Cd 0.5 Zn 0.5 S 具有更高的可见光光催化活性。其中 10%
spectra (b) of MO in photocatalytic degradation reaction
Cd 0.5 Zn 0.5S/MoO 3 表观速率常数最大，分别约为 MoO 3
和 Cd 0.5Zn 0.5S 的 172 倍和 31 倍。同时，该体系的表观 此外，在光照 60 min 下，质量浓度 0.67 g/L 的
速率常数也高于相同可见光光源下 La 2 NiO 4 /ZnO [19] 10% Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 对 MO 溶液（质量浓度为
–1 [20] –1 10 mg/L）5 次光催化循环实验降解率分别为 98.0%、
（0.022 min ）、In 2 S 3 /In(OH) 3 （0.02827 min ）
对 MO 的表观速率常数。 93.8%、93.0%、92.1%、90.1%，表明 10% Cd 0.5 Zn 0.5 S/
2.2.3 10% Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 的质量浓度对 MO 降 MoO 3 的稳定性良好。
解率的影响 2.2.4 Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 光催化降解 MO 的可能机理
称取 4 个不同质量的 10% Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 分 为研究 Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 光催化降解 MO 实验中
别加入到 30 mL 质量浓度为 10 mg/L MO 溶液中， 的活性基团，本实验在光催化体系中加入 0.1 mmol
考察 10% Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 质量浓度对 MO 光催化 异丙醇（IPA）、苯醌（BQ）和乙二胺四乙酸二钠
降解性能的影响，结果见图 8。由图 8 可知，随着 （EDTA-2Na）分别捕获降解有机污染物时的主要活
+
–
反应体系中 10% Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 质量浓度的增加， 性物质•OH、•O 2 和 h ，结果见图 9。

光照产生的光生电子、空穴的数目增多，降解同一
质量浓度 MO 的活性基团也随之增加，光照 20 min
后，质量浓度为 0.33、0.50、0.67、0.83 g/L 的 10%
Cd 0.5 Zn 0.5S/MoO 3 对 MO 的降解率分别为 46.6%、
64.9%、88.0%、89.5%；继续光照 20 min，MO 的降
解率分别为 68.8%、86.1%、96.7%、96.9%（图 8a）。
该光催化反应中，10% Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 的最佳质量
浓度为 0.67 g/L。图 8b 为 10% Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 （质
量浓度 0.67 g/L）对 MO 的光催化降解反应中，MO
吸光度随时间的变化。由图 8b 可见，体系光照 10
min 后，因分子结构被破坏，MO 浓度减小，MO 的 图 9 不同捕获剂对 10% Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3 光催化降解
MO 的影响
最大吸收波长的吸光度下降，30 min 后 MO 几乎被
Fig. 9 Effects of different capture agents on the photocatalytic
完全降解。 degradation of MO by 10% Cd 0.5 Zn 0.5 S/MoO 3