Page 104 - 《精细化工》2021年第8期
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·1598·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 38 卷

                 随着工农业技术的快速发展和化肥农药使用量                          及孔径分析仪，北京精微高博科学技术有限公司。
            的快速增长，水污染问题愈发严重。半导体复合材                             1.2   制备
            料光催化技术的应用被认为是解决水体污染物的一                             1.2.1  ZnO 纳米粒子的合成
            种重要途径      [1-4] 。在多种光催化剂中，纳米 ZnO 因                    将 2 g PEG-6000 与 4 g（0.018 mol）二水合乙
            其结构稳定、对光敏感性高、无毒且廉价等优点受                             酸锌溶于 60 mL 无水乙醇中。将其密封于容量为
            到广泛关注      [5-8] 。                                 100 mL 的水热反应釜中，于 160  ℃反应 6 h。将所
                 目前，利用多种方法成功制备了具有特殊结构                          得产物用去离子水离心洗涤 3 次，然后用无水乙醇
                                          [9]
            和形貌的纳米 ZnO，包括纳米线 、纳米棒                   [10] 、纳    离心水洗 2 次。–40  ℃冷冻干燥 1 h 后，80  ℃真空
            米管  [11] 和纳米团簇   [12] 等。由于 ZnO 带隙较宽，其光             干燥 12 h，得到纳米 ZnO 产物。
            生载流子复合过快等问题限制了其在光催化领域的                             1.2.2  Au/ZnO 纳米复合物的制备
            应用  [13-15] 。研究表明，贵金属纳米粒子具有特殊的表                        以 Au 含量为 0.5%（以 ZnO 物质的量为基准，
            面等离子体共振效应（SPR）和较低的费米能级，在                           下同）的 Au/ZnO 复合样品的制备为例。首先，以
            半导体光催化材料改性方面被寄予厚望                 [16-18] 。如 XIE   240 mL 无水乙醇为溶剂，准确称量 1 g （2.428 mmol）
            等 [19] 制备了刺猬状 ZnO-Au 复合粒子，表现出优越的                   四水合氯金酸以配制 0.0101 mol/L 氯金酸溶液。然后，
            光催化活性。CHENG 等         [20] 通过水热法合成了 Au 修           将 1 g（12.346 mmol）制得的 ZnO 分散于 100 mL 去
            饰 ZnO 纳米粒子聚集体，对罗丹明 6G 具有良好的                        离子水中以形成悬浊液，取上述氯金酸溶液 6.15 mL
            降解活性。WU 等       [21] 采用直流溅射法制备了 Au/ZnO             〔n(Au)=0.0621 mmol〕加入该悬浊液中超声处理
            复合材料，相对于纯 ZnO，其对甲基橙的光催化降                           2 h。将产物用去离子水离心处理 3 次，然后用无
            解性能显著提高。贵金属负载目前主要是通过溶剂                             水乙醇离心处理 2 次，80  ℃真空干燥 12 h。即得
            还原法或者直流溅射法。但对于直流溅射法，高成                             到 Au 含量为 0.5%的 Au/ZnO，记为 0.5%-Au/ZnO。
            本和苛刻的实验条件等限制了其更广泛的应用。溶                                 通过上述方法，固定 ZnO 的质量为 1 g，只调
            剂还原法虽然具有易于操作，成本低廉等优点，但                             节氯金酸溶液的添加量，制备 Au 含量分别为
            由于需要在反应体系中引入还原剂，由此所引发的                             0.3%、1%、3%、5%的 Au/ZnO 样品，并将其分别
            副反应，以及贵金属纳米粒子在生长过程中的团聚                             标记为 0.3%-Au/ZnO、1%-Au/ZnO、3%-Au/ZnO、
            等，导致复合物的性能难以保证。与上述方法相比，                            5%-Au/ZnO。
            超声化学法操作简单、效率高，易于实现大规模生产。                           1.3    光催化降解实验
                 本文在溶剂热法制备 ZnO 纳米粒子的基础上，                           取 15 mg 样品加入到 150 mL 质量浓度为
            采用超声化学法制备了 Au 修饰纳米 ZnO，以亚甲                         15×10 g/L 的 MB 或 MO 溶液中，在暗室中搅拌 0.5
                                                                    –3
            基蓝和甲基橙为目标降解物，对于 Au 修饰 ZnO 的                        h 至吸附平衡。然后置于 22 W 氙灯光源下（紫外光
            光催化活性进行了评价，讨论了 Au 修饰 ZnO 的光                        源由 λ>400 nm 透过滤波片分光得到），使光源与试
            催化机理。                                              样的距离为 10 cm。室温下搅拌，每隔一定时间取
                                                               样，离心后取上清液进行吸光度测试。根据式（1）
            1   实验部分
                                                               计算样品对 MB、MO 的降解率（η）              [22] ：
            1.1   试剂与仪器                                                        /%  (AA  t ) 100      （1）
                 聚乙二醇 6000（PEG-6000）、二水合乙酸锌、                   式中：A 为溶液的初始吸光度，A t 为降解过程中 t
            四水合氯金酸（AuCl 3 •HCl•4H 2 O），分析纯，国药集                 时刻的吸光度。
            团化学试剂有限公司；无水乙醇，分析纯，天津汇                             1.4    结构表征与性能测试
            航化学科技有限公司；甲基橙（MO），分析纯，天                                使用 X 射线衍射仪分析样品的晶体结构，以
            津市博迪化工有限公司；亚甲基蓝（MB），分析纯，                           Cu-K α 为靶材，λ= 0.154184 nm，管电压和管电流分
            天津天新精细化工开发中心。                                      别为 30 kV 和 25 mA，扫描速度：0.02（°）/s。采
                 F-7000 荧光光谱仪、S-4800 扫描电子显微镜，                  用扫描电子显微镜观测样品形貌，加速电压 15 kV。
            日本 Hitachi High-Technologies 公司；DX-2000X 射         采用 200 kV 场发射透射电子显微镜对样品的显微
            线衍射仪，丹东方圆仪器有限公司；Tecnai G2  F20                     结构进行观测。
            S-TWIN 透射电子显微镜，美国 FEI 公司；UV-2450PC                     采用紫外-可见分光光度计测量样品的 UV-Vis
            紫外-可见分光光度计、UV2600 紫外-可见双光束分                        漫反射光谱，测量范围 200~800 nm。采用紫外-可
            光光度计，日本 Shimadzu 公司；JW-BK200C 比表面                  见双光束分光光度计测定被降解溶液的吸光度。采
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