Page 139 - 《精细化工》2023年第5期
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第 5 期 文 娜，等: 聚乙烯亚胺修饰坡缕石/CaIn 2 S 4 复合材料光催化降解甲基橙 ·1059·
和 200~650 nm 区域内有强吸收，二者复合后材料的
吸收区域比 PGS(PEI)宽，吸收边缘红移了 253~
290 nm。同时，随着 PGS(PEI)/CaIn 2S 4 中 PGS(PEI)质
量分数的增加，复合材料的吸光度呈下降趋势（图 3a）。
1/2
根据 αhν=A(hν–E g ) （其中：α 为光学吸收系数；h
为普朗克常量，6.626×10 34 J·s；v 为光的频率，Hz；
A 为比例常数；E g 为材料的禁带宽度，eV） [22] ，
PGS(PEI)、CaIn 2 S 4 和 PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 复合材料的
E g 见图 4b。由图 4b 可知，CaIn 2 S 4 、PGS(PEI)质量
分数为 60%~80%的 PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 复合材料的 图 5 PGS(PEI)、CaIn 2 S 4 、PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 复合材料的
E g 分别为 1.93、2.51~2.61 eV，对可见光的吸收具有 PL 光谱
Fig. 5 PL spectra of PGS(PEI), CaIn 2 S 4 and PGS(PEI)/
较高的响应，可光催化降解有机污染物。 CaIn 2 S 4 composites
2.1.6 可能的生长机制
根据表征结果，推测了 PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 复合
材料可能的生长机制，其示意图见图 6。
图 6 PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 复合材料可能的生长机制示意图
图 6 Schematic diagram of possible growth mechanism of
PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 composites
即 PEI、PGS 在去离子水中充分搅拌一段时间，
聚合物 PEI 吸附在 PGS 表面，再加入 CaCl 2 继续搅
拌，一方面 PGS 表面的 PEI 所含 N 原子通过配位方
2+
式将 Ca 固定，另一方面 PGS 表面活性位点吸附部
2+
分 Ca ，受 PEI 位阻影响比较分散。加入铟源和硫
3+
2–
2+
源，通过水热过程中 In 、S 与上述 Ca 在 PGS 表
面产生了 CaIn 2 S 4 纳米片，并随着时间的推移，逐渐
图 4 不同材料的 UV-Vis DRS 谱图（a）及相应的禁带宽 生长为纳米花状，由于 CaIn 2 S 4 纳米片之间的相互作
度（b） 用，PGS(PEI)被镶嵌在纳米花中（图 2b）。
Fig. 4 UV-Vis DRS spectra of different materials (a) and 2.2 光催化反应
their corresponding band gaps (b)
2.2.1 PEI 修饰前后 30% PGS/CaIn 2 S 4 对不同染料
2.1.5 PL 分析 的光催化活性
图 5 为 PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 复合材料、PGS(PEI)、
按照 1.4 节实验方法，考察了 30% PGS/CaIn 2 S 4
CaIn 2 S 4 的 PL 光谱。由图 5 可见，PGS(PEI)质量分 和 30% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 对 MO、MG、RhB、CV、
数为 30%~70% 的 PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 复合材料在 AF、MB 降解率的影响，结果见图 7。
547 nm 处的荧光强度低于 CaIn 2 S 4 ，说明复合材料 由图 7a 可知，避光振荡 30 min，拥有较大比表
中 PGS(PEI)有利于 CaIn 2 S 4 光生载流子的分离。荧 面积，表面带负电荷的 30% PGS/CaIn 2 S 4 对阳离子染
光强度越低，可提供参与光催化降解反应的光生电 料 MG、CV 和 MB 表现出优异的吸附性能，吸附率≥
子、空穴数目越多，越有利于光催化降解有机污染 91.4%；RhB 次之，吸附率为 34.9%。阴离子染料
MO、AF 吸附较差，几乎不吸附。光照 60 min，30%
物。当复合材料中 PGS(PEI)质量分数>60%，CaIn 2 S 4
质量分数较低，光生电子与空穴的数目减少，荧光 PGS/CaIn 2 S 4 光降解染料效果从大到小顺序依次为
强度增强，所以，60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 的荧光强 MO>AF>RhB> MG，降解率（不含吸附）为 83.7%、
度最低。 74.3%、 62.2%、 3.8%。 运用拟 一级 动力学 方程
