Page 128 - 《精细化工》2021年第12期

·2490· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

2.2.3 15% PGS/CdS-Al 的质量浓度对 RhB 溶液光 坏，RhB 被光降解。经高分辨质谱分析降解后溶
催化降解反应的影响 液，主要的碎片离子峰：m/Z=274，是 RhB 的母离
+
图 9 为 30 mL 质量浓度为 20 mg/L 的 RhB 溶 子峰 m/Z=443 （ C 28 H 31 N 2 O 3 ）脱去碎片 的产 物
+
液中加入不同质量浓度的 15% PGS/CdS-Al，光照 〔C 28 H 31 N 2 O 3 – COOH–N(C 2 H 5 ) 2 – (C 2 H 5 ) 2 〕，即光催
40 min 的降解结果。 化降解过程中 RhB 分子芳环上连接羧基、二乙氨基、
二乙基的 C—C 单键被打断，发生降解反应。

2.2.4 15% PGS/CdS-Al 光催化降解 RhB 的机理
异丙醇、苯醌、EDTA-2Na 分别是参与光催化
–
+
降解染料反应中的活性基团•OH、•O 2 、h 的捕获剂，
反应体系中分别加入 1 mmol/L 上述捕获剂后，染料
的光催化降解会发生相应变化，依据结果判断实验
中参与反应的活性基团，从而推断光降解反应机理。
为研究 15% PGS/CdS-Al 光催化降解 RhB 的反应机
理，进行光催化反应的活性基团捕获实验。相同实
验条件下，加入异丙醇、苯醌、EDTA-2Na 后，RhB
的降解率分别为 97.9%、84.2%、27.7%。与未加捕获
剂 RhB 降解率相比（98.7%），降解率下降了 0.8%、
14.5%、71.0%，表明光催化反应中的主要活性物种
+
–
是 h ，其次为•O 2 。由图 5 中 15% PGS/CdS-Al 的
UV-Vis DRS 可知，其 E g =2.15 eV，根据经验公式
E CB =X–E c –0.5E g 、E VB =E CB +E g ，计算得到该光催化
剂的价带值（E VB ）为 1.005 eV，导带值（E CB ）为
–1.145 eV。当 15% PGS/CdS-Al 吸收可见光后，产
– + – +
生大量 e 与 h ，由于 Al 的掺杂，e 、h 的复合率下
图 9 15% PGS/CdS-Al 的质量浓度对光催化降解 RhB 的 降，e 向导带移动，价带中留下大量 h ，这些 h 与
–
+
+
影响（a）和可见光降解 RhB 的 UV-Vis 吸收光谱（b） RhB 直接发生光降解反应，而光催化剂的导带值
Fig. 9 Effect of the mass concentration of 15% PGS/CdS- – [28]
Al on the photocatalytic degradation of RhB (a) and –1.145 eV 比 O 2 /•O 2 的氧化还原电位–0.33 eV 更
–
–
UV-Vis adsorption spectra of RhB photodegraded 负，因此，导带中 e 将 O 2 还原为•O 2 ，生成的•O 2 –
by visible light (b) 也参与了 RhB 的降解，具体过程如下：
– +
避光 30 min，15% PGS/CdS-Al 质量浓度的增加 PGS@CdS-Al→e +h （2）
+
h +RhB→光催化产物 （3）
有利于材料对 RhB 的吸附，吸附率由 5.3%增至
–
–
O 2 +e →•O 2 （4）
10.3%。当复合材料吸收可见光 10 min 后，质量浓
–
•O 2 +RhB→光催化产物 （5）
度 1.00 g/L 光催化剂产生的光生电子、空穴的数目
较多，可发生有效光催化降解反应的活性基团数目
3 结论
多，RhB 的降解率达到 95.6%。同一质量浓度的
RhB 溶液中加入质量浓度 0.67、1.00 g/L 的光催化 以 PGS、CdCl 2 •2.5H 2 O、Al(NO 3 ) 3 •9H 2 O、硫脲
剂，光照 40 min 降解率>98.7%，几乎被完全降解 为原料，采用溶剂热法制备了 PGS/CdS-Al 复合材
（图 9a）。同样实验条件下，15% PGS/CdS-Al（质 料。Al 掺入后的 CdS 光生载流子的分离效率提高，
量浓度 0.67 g/L）使用 3 次光催化降解 RhB 后（光 在可见光下的光催化活性大于 CdS，可降解有机染
照 40 min），15% PGS/CdS-Al 表面吸附了 RhB，颜 料 RhB、MO、MB、MG、CV。光照 40 min，质量
色由黄色变成红色，RhB 的降解率分别为 98.7%、 浓度 0.67 g/L 15% PGS/CdS-Al 对 30 mL 质量浓度
97.5%、90.9%，说明催化剂仍然保持着良好的稳定 20 mg/L 的 RhB 的光催化降解率为 98.7%，UV-Vis
性。图 9b 为质量浓度 0.67 g/L 15% PGS/CdS-Al 催 吸收光谱显示，RhB 被分解，光催化降解反应符合
化降解 RhB 溶液 UV-Vis 吸收光谱。光照 10 min， 一级动力学。该复合材料物制备方法简单，既改善
RhB 的最大吸收峰波长从 554 nm 蓝移至 498 nm 了 CdS-Al 的吸附性能，又提高了 CdS 的光催化效
左右，且吸光度下降，表明 RhB 的分子结构被破 率，降低了光催化剂成本，有利于实现 CdS 基光催