Page 90 - 《精细化工》2023年第2期

·312· 精细化工 FINE CHEMICALS
2.4 光催化性能评估
2.4.1 催化活性分析
在模拟可见光500 W 氙灯照射、催化剂质量20 mg、
Cr(Ⅵ)质量浓度 20 mg/L 且暗吸附 30 min 的条件下，
考察可见光下对 Cu 2 S、缺陷型 UiO-66、Cu 2 S/UiO-66
和 50% Cu 2 S/缺陷型 UiO-66 的 Cr(Ⅵ)光催化还原率，
结果如图 11 所示。
图 11 Cu 2 S、缺陷型 UiO-66 和 50% Cu 2 S/缺陷型 UiO-66
复合光催化剂的光催化效果
Fig. 11 Photocatalytic effect of Cu 2 S, defective UiO-66
and 50% Cu 2 S/defective UiO-66 composite
photocatalyst
由图 11 可见，Cu 2 S 作为无机类半导体材料，
在光反应阶段 Cu 2 S 对 Cr(Ⅵ)光催化还原率较低，主
要是因为金属硫化物 Cu 2S 易受光致腐蚀，Cu 2S 价带
的光生空穴具有较强的氧化能力，在无氧条件下可
直接与金属硫化物 Cu 2 S 发生反应，使得金属硫化物
Cu 2S 的光催化性能及光化学稳定性能显著下降
光催化还原率从大到小顺序为：50% Cu 2S/缺陷型
UiO-66>缺陷型 UiO-66>Cu 2 S。说明缺陷调控和构筑
异质结结构这两种方法均可有效地提高 UiO-66 的
光催化活性。其中，具有缺陷型异质结结构的 Cu 2 S/
缺陷型 UiO-66 具有最佳的光催化还原活性，这是因
为缺陷型 UiO-66 具有的介孔结构有利于 Cr(Ⅵ)的吸
附和传输，同时异质结的形成对光载流子的分离和
转移也有一定的促进作用 [47] 。因此，基于缺陷调控
策略构筑异质结以增强材料光催化还原 Cr(Ⅵ)效率
的方法是可行的。
2.4.2 不同负载量 Cu 2 S/缺陷型 UiO-66 的催化活性
分析
在模拟可见光 500 W 氙灯照射、催化剂质量
20 mg、Cr(Ⅵ)质量浓度 20 mg/L 且暗吸附 30 min 的
条件下，考察不同负载量 Cu 2 S/缺陷型 UiO-66 的催
化活性，结果如图 12 所示。
由图 12 可见，在一定范围内，随着缺陷型 UiO-66
负载量的增加，Cu 2 S/缺陷型 UiO-66 的光催化活性
逐步提升，其中，50% Cu 2 S/缺陷型 UiO-66 的光催
第 40 卷
化还原率高达 98.66%。这可能是由于一定量的缺陷
型 UiO-66 与 Cu 2 S 界面之间构成了异质结，有利于
光生载流子的传递与转移 [48] 。当缺陷型 UiO-66 的
添加量增加至 0.05 g 时，62.5% Cu 2 S/缺陷型 UiO-66
的光催化还原 Cr(Ⅵ)效率反而受到抑制，这是由于
过量的缺陷型 UiO-66 聚集在 Cu 2 S 的表面阻碍了其
对光的吸收，导致光生载流子的分离被延迟，使其
难以与 Cr(Ⅵ)发生氧化还原反应，从而降低了 Cu 2 S/
缺陷型 UiO-66 的光催化还原性能 [49] 。后续实验中
均使用 50% Cu 2 S/缺陷型 UiO-66 复合光催化剂。
图 12 不同负载量 Cu 2 S/缺陷型 UiO-66 的催化活性
Fig. 12 Catalytic activity analysis of Cu 2 S/defective UiO-66
with different loading capacity
2.4.3 不同 Cr(Ⅵ)质量浓度对催化活性的影响
在模拟可见光 500 W 氙灯照射、催化剂质量
20 mg，且暗吸附 30 min 的条件下，考察不同 Cr(Ⅵ)
质量浓度对光催化剂催化活性的影响，结果如图 13
[44-46] 。
所示。
图 13 不同 Cr(Ⅵ)质量浓度对催化活性的影响
Fig. 13 Effect of different Cr(Ⅵ) mass concentration on
catalytic activity
由图 13 可见，Cu 2 S/缺陷型 UiO-66 复合光催化
剂对 Cr(Ⅵ)的还原率与其初始质量浓度有关。当
Cr(Ⅵ)的质量浓度从 10 mg/L 增加至 20、30、40 和
50 mg/L 时且光照 60 min 后，其还原率分别为
99.01%、98.92%、82.36%、63.98%和 43.57%，还原
率降低的主要原因是生成的中间体与 Cr(Ⅵ)对催化