Page 127 - 《精细化工》2021年第12期

第 12 期 李德丽，等: 坡缕石/Al 掺杂 CdS 复合材料光催化降解罗丹明 B ·2489·

化降解反应的活性粒子多，光催化活性高。当 率，提高光催化活性（图 5）。同时，也高于 Ni 掺
CdS-Al 与 PGS 复合后，15% PGS/CdS-Al 在此处的 杂 CdS（CdS-Ni，61.4%）、Mg 掺杂 CdS（CdS-Mg，
荧光强度升高，可能是复合材料中 PGS 的团聚增加 33.1%） [9,22] ，可见光下降解 RhB，体系中大部分的
了光生电子与空穴的复合率，导致复合材料的荧光 RhB 分子被降解。当光照时间延长至 30 min 时，
猝灭率下降，荧光强度增大。 CdS-Al、10% PGS/CdS-Al、15% PGS/CdS-Al、20%

PGS/CdS-Al 对 RhB 的降解率可达 97.8%、98.4%、
98.6%、98.8%，从光催剂成本考虑，15% PGS/CdS-Al
适合用于光催化降解 RhB。
2.2.2 15% PGS/CdS-Al 对不同染料的光催化降解
30 mL 质量浓度为 20 mg/L MG、MO、MB、
CV、RhB 溶液中加入质量浓度为 0.67 g/L 15%
PGS/CdS-Al，其可见光催化反应的结果见图 8。由
图 8 可知，15% PGS/CdS-Al 对 5 种有机染料均有光
催化降解活性，因化合物结构、参与光催化反应的

活性基团存在差别，光照 40 min（不包括吸附），
图 6 CdS-Al、PGS 和 15% PGS/CdS-Al 的 PL 谱图
Fig. 6 PL spectra of CdS-Al, PGS and 15% PGS/CdS-Al MG、MO、MB、CV、RhB 的光降解率分别是 92.6%、
33.2%、45.7%、86.4%、85.2%，光催化活性依次为：
2.2 光催化性能
MG  CV  RhB  MB  MO。光催化降解染料时，
2.2.1 不同材料对 RhB 的光催化活性
反 应速率 仅与 染料的 质量 浓度有 关， 故采 用
图 7 为质量浓度为 0.67 g/L PGS/CdS-Al 复合材
ln(ρ 0 /ρ t )=kt [26] 对图 8a 进行拟合，15% PGS/CdS-Al
料、CdS-Al 及 CdS 分别加入到 30 mL 质量浓度为
光降解 MG、CV、RhB、MB、MO 的反应速率常数
20 mg/L 的 RhB 溶液中，在室温下避光搅拌 30 min、
–1
分别为 0.087、0.063、0.067、0.018、0.014 min ，
光照 40 min 后的光催化降解结果。 且 R 分别为 0.989、0.989、0.973、0.994、0.913，
2

光催化降解符合一级动力学 [27] 。

图 7 不同样品对 RhB 溶液的光催化降解
Fig. 7 Photocatalytic degradation of RhB solution by
different samples

由图 7 可知，避光 30 min，CdS、CdS-Al 对 RhB
的吸附率分别为 6.1%、10.1%，PGS 负载量不同的
3 个 PGS/CdS-Al 复合材料对 RhB 的吸附能力有一
定增加。可见光照射 RhB 溶液 10 min 后，由于
CdS-Al 中掺杂了 Al，杂质的引入有利于光生电子与
空穴对的分离，参加光催化反应的活性粒子数目增
多，CdS-Al、PGS/CdS-Al 对 RhB 的光催化降解活
性大 于 CdS 。 CdS-Al 、 10% PGS/CdS-Al 、 15%

PGS/CdS-Al、20% PGS/CdS-Al 对 RhB 的降解率分 图 8 15% PGS/CdS-Al 对不同染料的光催化降解（a）及
别为 82.9%、89.6%、91.8%、90.6%，是 CdS 降解 光催化反应动力学拟合线（b）
率（12.7%）的 6.5~7.2 倍，验证了 CdS（2.11 eV） Fig. 8 Photocatalytic degradation of different dyes using
15% PGS/CdS-Al (a) and photocatalytic reaction
禁带宽度的拓宽，可降低光生电子与空穴的复合 kinetics fitting curves (b)