Page 99 - 《精细化工》2022年第4期

第 4 期 高 雨，等: CdS/RGO/MoS 2 复合材料的制备及光催化性能 ·735·

在半导体光催化材料中，硫化镉（CdS）因具 1.2 步骤
有较窄的带隙（2.3 eV）和适宜的价带/导带位置， 1.2.1 氧化石墨烯（GO）的合成
现已成为最受欢迎的光催化材料之一 [13-15] 。然而， 采用 Hummers 法制备 GO [16] 。
CdS 的光腐蚀性以及光生电子和空穴易于在极短时 1.2.2 MoS 2 的合成
间内复合等缺点限制了它的实际应用 [15] 。基于上述 将 0.2 g（0.11 mmol）H 3 PMo 12 O 40 溶于 20 mL
问题，科学家们通过将 CdS 纳米粒子与其他材料复 去离子水中，加入 0.2 g（2.64 mmol）CH 4N 2S，混合
合，来降低电子空穴对的复合速率，使其光催化性 搅拌 30 min 后转移至高压釜中在 180 ℃反应 24 h [16] 。
能得到提升。同时，伴随着复合材料导电性能的增 待高压釜冷却至室温后，取出反应液，用去离子水
强，其稳定性显著提高，大幅度减少光腐蚀现象的 和无水乙醇洗涤 3～4 次至上层清液无杂质。然后在
80 ℃下干燥 12 h，即得 MoS 2 纳米粒子。
发生。纳米尺度的硫化钼（MoS 2 ）是一种性能良好
的助催化剂，可以提升 CdS 光催化性能 [12] 。此外， 1.2.3 CdS/RGO 的合成
以制备 CdS/0.75% RGO（百分数为质量分数，
近年来报道的还原氧化石墨烯（RGO）具有较大的
以复合材料的质量计，下同）为例，将 182.6 mg（0.685
比表面积，稳定的化学性质和良好的电子或空穴传
递性能 [13] ，不仅可以增加复合材料的活性位点和电 mmol）的 Cd(Ac) 2•2H 2O 和 164.5 mg（0.685 mmol）
的 Na 2 S•9H 2 O 固体加入到含有 20 mL 去离子水的离
导率，而且可以加速光催化剂内部产生的电子-空穴 心管中并超声处理 30 min。再加入 0.75 mL 质量浓度
对的快速分离 [14-16] 。因此，将 MoS 2 和 RGO 同时引
为 1 g/L 的 GO 悬浊液（称取 40 mg GO 粉末放入 40
入到 CdS 体系中，可以克服上述 CdS 的缺点，改善
mL 去离子水中，超声 40 min），并搅拌 30 min 后，
CdS 的光催化活性和稳定性。
放入反应釜中180 ℃下反应 6 h，冷却到室温后取出，
本文通过水热合成方法制备一系列的
用去离子水和无水乙醇洗涤 3～4 次至上层清液无
CdS/RGO/MoS 2 复合材料，采用光降解甲基橙（MO）
杂质，在 50 ℃下干燥 12 h 后得到 CdS/0.75% RGO
实验，评价 CdS/RGO/MoS 2 复合材料的光催化活性和
样品。此外，在同样条件下改变 GO 加入量（0.5、
稳定性。通过 XRD、TEM、UV-Vis DRS、电化学阻
1.0 mL）可制备 CdS/0.5% RGO、CdS/1.0% RGO 样
抗（EIS）和瞬态光电流响应测试对制备样品进行表征，
品，不加入 GO 可制备纯 CdS。
找到光催化活性最高的 CdS/RGO/MoS 2 复合材料的复 1.2.4 CdS/MoS 2 的合成
合比例。 以制备 CdS/1.0% MoS 2 （质量分数）为例，将
182.6 mg（0.685 mmol）的 Cd(Ac) 2 •2H 2 O 和 164.5 mg
1 实验部分
（0.685 mmol）的 Na 2 S•9H 2 O 固体加入到含有 20 mL

1.1 试剂与仪器 去离子水的离心管中，再加入10 mL质量浓度为0.1 g/L
石墨粉、硫酸（H 2 SO 4 ）、盐酸（HCl）、氯化钡 的 MoS 2 悬浊液（称取 10 mg MoS 2 粉末加入 100 mL
去离子水），并超声处理 30 min，放入反应釜中 180 ℃
（BaCl 2 ）、过硫酸钾（K 2 S 2 O 8 ）、硝酸钠（NaNO 3 ）、
下反应 12 h，冷却到室温后取出，用去离子水和无
高锰酸钾（KMnO 4）、乙二胺四乙酸二钠（Na 2EDTA）、
水乙醇洗涤 3~4 次至上层清液无杂质。在 50 ℃下
叔丁醇（t-BuOH）、对苯醌（BQ）和无水乙醇购自
干燥 12 h 后得到 CdS/1.0% MoS 2 样品。此外，在同
国药集团试剂有限公司；五氧化二磷（P 2 O 5 ）、过氧
样的条件下改变 MoS 2 的量（5、15 mL）可制备
化氢（H 2 O 2 ）、乙酸镉〔Cd(Ac) 2 •2H 2 O〕、硫化钠
CdS/0.5% MoS 2 、CdS/1.5% MoS 2 。
（ Na 2 S•9H 2 O ）、硫脲（ CH 4 N 2 S ）、磷钼酸
1.2.5 CdS/RGO/MoS 2 复合材料的合成
（H 3 PMo 12 O 40 ）购自 Aladdin 试剂有限公司。所有
以制备 CdS/0.75% RGO/1.0% MoS 2 为例，将
化学品均为分析纯。实验过程中所用水均为去离子水。
99 mg CdS/0.75% RGO 样品和 1 mg MoS 2 加入到含
D8 Advance 型 X 射线多晶衍射分析仪〔XRD， 有 20 mL 去离子水的离心管中并超声处理 30 min，
德国 Bruker 公司，辐射源为 Cu K  ，步长为 0.02 (°)/min， 然后转移到反应釜中 180 ℃下反应 12 h，冷却至室
2=5°~80°〕；JEOL JEM 2010 EX 型透射电子显微镜 温后取出，用去离子水和乙醇洗涤 3～4 次至上层清
（TEM）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM，日 液无杂质。在 50 ℃下干燥 12 h 后得到 CdS/0.75%
本电子公司）；UV2550 型紫外-可见漫反射光谱仪 RGO/1.0% MoS 2 样品。在相同条件下加入不同质量
（UV-Vis DRS，日本岛津公司）；CHI 660E 型电化 的 MoS 2 （ 0.5 、 1.5 mg ）可 以得 到 CdS/0.75%
学工作站（上海辰华仪器有限公司）；PLS-SXE 300 RGO/0.5% MoS 2 、CdS/0.75% RGO/1.5% MoS 2 样品。
型 300 W 氙灯（北京泊菲莱科技有限公司)。 上述合成过程示意如图 1 所示。