Page 141 - 《精细化工》2023年第5期

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 ·1061·

由图 8a 可知，光照 10 min，PGS(PEI)/CaIn 2 S 4
光催化活性均高于 CaIn 2 S 4 ，表明材料中 PGS(PEI)
降低了其光生电子与空穴复合率，降解 MO 分子的活
性基团数目较多。光照 40 min，30%~60% PGS(PEI)/
CaIn 2 S 4 对 MO 的降解率≥92.1%，但 PGS(PEI)质量分
数≥70%时，复合材料中 CaIn 2 S 4 质量分数过低，光
生载流子数目少，参与降解反应的活性基团数目随
之减少，70% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 和 80% PGS(PEI)/
CaIn 2 S 4 对 MO 的降解率分别为 84.2%和 81.7%。
CaIn 2 S 4、30%~80% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 的光降解 MO
的 k 分别为 0.0575、0.0533、0.0859、0.0479、0.0418、
–1
0.0335、0.0296 min （图 8b），其中，40% PGS(PEI)/
CaIn 2S 4 的 k 最大，与其光降解 MO 降解率最大一致。
考虑光照 50 min 60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 对 MO 降解
–1
率（96.9%）、k 大于 In 2S 3/In(OH) 3（0.02827 min ）、
–1
La 2 NiO 4 /ZnO（0.022 min ）两体系对 MO 的光催化
降解 [24] ，并且比 CaIn 2 S 4 光催化剂成本又低 [2,4,25] （表
2），所以，后续选择 60% PGS(PEI)/CaIn 2S 4 考察其光
催化性能。

表 2 CaIn 2 S 4 基光催化剂催化降解 MO 的性能比较
Table 2 Comparation of catalytic degradation performances
of MO by CaIn 2 S 4 based photocatalysts
溶液质 催化剂质量/ 光源
光催化剂 量浓度/ 溶液体积/ 功率/ 时间/ 降解 参考
min 率/% 文献
(mg/L) (mg/mL) W
10 50/100 500 120 >90 [4]
CaIn 2S 4/g-C 3N 4

CaIn 2S 4/TiO 2 10 100/100 500 30 97 [25]
CaIn 2S 4 薄膜 5 300 240 90 [2] 图 9 不同质量 60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 （a）、不同质量浓
60% PGS(PEI)/ 20 20/30 300 60 96.9 本文 度 MO（c）对光催化降解 MO 的影响及相应的光
CaIn 2S 4 降解速率（b、d）
Fig. 9 Effects of different mass 60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 (a)
2.2.3 光催化剂质量、染料初始质量浓度对 60% and different MO mass concentration (c) on
photocatalytic degradation of MO as well as their
PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 光催化性能的影响 corresponding photodegradation rates (b, d)
图 9 为不同质量 60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 加入到
由图 9a 可知，随着 30 mL 质量浓度为 20 mg/L
30 mL 质量浓度为 20 mg/L 的 MO 溶液中及质量浓
的 MO 溶液中 60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 质量的增加，
度为 10~30 mg/L 的 MO 溶液中加入 20 mg 60%
体系中活性基团数目增多，MO 的降解率随之提升。
PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 ，光照 60 min 后 MO 的降解结果。
30 mg 60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 仅需光照 20 min，MO
的降解率可达到 96.0%，光照 60 min，MO 几乎被
–1
完全降解，其 k 最大为 0.0540 min （图 9b）。图 9c
显示，30 mL 质量浓度为 10 mg/L 的 MO 溶液中加
入 20 mg 60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 ，材料吸光后提供了
足够多的活性基团，光照 10 min，MO 的降解率为
97.8%。当 MO 质量浓度增大后，体系中待降解的
MO 分子数目增多，相同数量活性基团降解 MO 的
速率下降，光照 60 min，质量浓度为 30 mg/L 的 MO
降解率仅为 79.2%，k 由质量浓度为 10 mg/L 的