Page 124 - 《精细化工》2021年第12期
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·2486·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 38 卷

            染等优点，得到了研究者的青睐               [3-5] 。               化工有限公司；RhB、MO、MB、CV 及 MG，AR，
                 CdS 作为半导体材料的代表，室温下带隙约为                        北京化学试剂厂；去离子水，实验室自制。
            2.4 eV，在光催化裂解水制氢、污染物的降解和 CO 2                          D/Max-2400 型 X 射线衍射仪，日本理学公司；
            还原等领域有着很广泛的应用              [6-8] 。但 CdS 在光催化       Thermo Scientific K-Alpha 型 X 射线光电子能谱仪、
            过程中存在的光生电子与空穴复合快、光腐蚀等缺                             Q Exactive 高分辨质谱仪，美国 Thermo Fisher 公司；
            点使其光催化量子效率较低，为解决这些缺点，科                             JSM-3500 型热场发射扫描电子显微镜，日本 JEOL
                               [6]
            研人员采用形貌调控 、与其他半导体材料复合                      [7-8] 、  公司；Agilent 8453 型紫外-可见分光光度计，美国
            元素掺杂     [9-10] 等方式对 CdS 进行改性，得到了较为                Agilent 有限公司；UV-2450 型紫外-可见分光光度
                                [9]
            满意的效果。LUO 等 用水合肼还原水热法制备了                           计、RF-540 型荧光分光光度计，日本 Shimadzu 公
            含硫空位缺陷的 CdS，对其进行 p 间隙掺杂，制备                         司；Autosorb-1 型比表面积及孔径分析仪，美国
            强 n 型半导体，使硫空位能级显示出电子捕获陷阱                           Quantachrome 公司。
            的能力，延长光生电子寿命，提高了反应活性。SHEN                          1.2  PGS/CdS-Al 的制备
            等 [11] 不添加模板剂，超声法室温下制备了核壳结构                            在溶有 0.183 g（1 mmol）CdCl 2•2.5H 2O、2.521 g
            的 MoO 3 -CdS 纳米晶体，可见光下该异质结的产氢                      （1 mmol）Al(NO 3 ) 3 •9H 2 O、0.305 g（4 mmol）TU
            速率高于 MoO 3 或 CdS，并对罗丹明 B（RhB）显示                    的 30 mL 乙二醇中加入 0.023 g PGS，超声 30 min
            出较高的降解效果。硅酸盐黏土矿坡缕石（PGS）                            后移入反应釜中，在 200  ℃下保持 6 h，待其自然冷
            因比表面积大、吸附性能好，常用于水中有机污染                             却至室温后得到棕黄色沉淀物，过滤并用无水乙醇、
            物、重金属离子的吸附或催化剂载体                  [12-15] 。半导体     去离子水各洗涤 3 次，然后在 75  ℃真空烘箱中干
            光催化剂负载在坡缕石上不仅改善了光催化剂的吸                             燥 4 h，得到目标产物，记为 15% PGS/CdS-Al，15%
            附性能，而且减少了材料的团聚，有利于光生电子-                            为 PGS 的负载量（以生成的 CdS 的质量为基准，
            空穴的分离，从而提高材料的光催化活性                    [16-17] 。张   下同）。
            鹏宇等    [18] 利用沉淀-还原反应将 Ag@AgCl 纳米粒子                    其余产物的制备方法同上，只需改变 PGS 的质
            负载到凹土纤维表面制备了 Ag@AgCl/凹土复合可见
                                                               量，由 0.016、0.031 g PGS 分别制得了 PGS 负载量
            光催化剂，凹土纤维不仅对亚甲基蓝（MB）有良好
                                                               为 10%、20%的 PGS/CdS-Al 样品，记为 10% PGS/
            的吸附性能，而且能有效分散 Ag@AgCl 纳米粒子，
                                                               CdS-Al、20% PGS/CdS-Al。
            Ag@AgCl 负载量<10%的情况下，对 MB 的降解率
                                                                   此外，分别称取 0.183 g（1 mmol）CdCl 2 •2.5H 2O、
            为 97.65%，循环 7 次后，MB 的降解率仍保持在 86%
                                                               2.521 g（1 mmol）Al(NO 3 ) 3 •9H 2 O、0.305 g（4 mmol）
            以上。虽然金属掺杂可提高光催化剂的活性，但也                             TU 加入至 30 mL 乙二醇中室温超声 30 min 倒入反
                                                [9]
            存在局限性，掺杂金属元素多为贵金属 ，增加了
                                                               应釜中，升温至 200  ℃保持 6 h，冷却后过滤，用
            光催化剂成本。
                                                               去离子水洗涤，干躁后得棕黄色固体粉末 CdS-Al。
                 为降低光催化剂成本，本文拟采用制备方法简
                                                               同样的方法，不加 Al(NO 3 ) 3 •9H 2 O 的情况下制备纯
            单的金属离子掺杂改性 CdS，以地球上储量丰富的
                                                               的 CdS。
            Al 元素掺杂改性 CdS，并与坡缕石复合，即用溶剂
                                                               1.3   结构表征与性能测试
            热法来制备 Al 掺杂的 CdS 坡缕石复合材料（记为
                                                               1.3.1   材料表征
            PGS/CdS-Al），并对其进行表征，考察其对 RhB、
                                                                   FTIR 测试：采用 KBr 压片法。XRD 测试：靶
            孔雀石绿（MG）、MB、甲基橙（MO）、结晶紫（CV）
                                                               材 Cu，管电压 40 V，管电流 40 mA。SEM 测试：
            的光催化降解，以期提高 CdS 的光生载流子分离率，
                                                               工作电压 5.0 kV。XPS 测试：靶材 Al，电压 14.0 kV。
            改善坡缕石的吸附性能，在较短时间内光催化降解
                                                               1.3.2   光催化性能测试
            废水中的有机染料。
                                                                   将质量浓度 0.67 g/L CdS-Al、CdS 或不同 PGS
            1   实验部分                                           负载量的 PGS/CdS-Al 加入到 30 mL 一定浓度的
                                                               RhB 溶液中，避光搅拌 30 min 后，300 W 氙灯为模
            1.1   试剂与仪器                                        拟太阳光，在距离待降解染料溶液 30 cm 处照射（辐
                                                                            2
                 PGS ， 甘肃省 临泽 县奋君 矿业 有 限 公 司 ；                 射度：735 W/m ）。利用紫外-可见分光光度计测定不
            CdCl 2•2.5H 2O，AR，上海中秦化学试剂有限公司；硫                   同光照时间下 RhB 溶液的吸光度，由标椎曲线方程
                                                                                  2
            脲（TU），AR，北京化工厂；Al(NO 3 ) 3 •9H 2 O，AR，             =0.5918A+0.0082（R =0.9996）得出溶液中染料的
            天津市天河化学试剂厂；乙二醇，AR，天津市百世                            质量浓度。根据式（1）计算降解率（或吸附率）（D）：
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