Page 143 - 《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                        ·1063·


            甲烷型染料的略快。                                          E CB =X–E c –E g /2,E VB =E CB +E g (E c =4.50 eV;X 为半
                                                               导体内各原子绝对电负性的几何平均值;E CB 、E VB
                                                               分别为半导体的导带、价带的电势,eV),CaIn 2 S 4
                                                               的 E g 为 1.93 eV(图 4b),计算其 E CB 、E VB 分别为
                                                               –1.07、0.86 eV,即具有较高还原电势 CaIn 2 S 4 导带
                                                                           –                     –          –
                                                               (CB)上的 e 与溶液中 O 2 反应生成•O 2 (其 O 2 /•O 2
                                                                                         –
                                                               还原电势为–0.33 eV)      [25] ,•O 2 将 MO 氧化降解为小
                                                               分子化合物(图 14)。而 PGS(PEI)对可见光反应较
                                                                               +
                                                               弱,产生的少量 h 参与反应。

















                                                                           图 13   活性基团捕集实验

                                                                     Fig. 13    Active groups trapping experiment
            图 12   太阳光下 60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 对 MO 和 AF 混
                  合染料的光催化降解率(a)和 MO、AF 混合染料
                  的光催化降解的 UV-Vis 吸收光谱(b)
            Fig. 12  Photocatalytic degradation rates of MO and AF mixed
                   dyes by 60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4  under sunlight (a)
                   and UV-Vis absorption  spectra of  photoatalytic
                   degradation of MO and AF mixed dyes (b)

            2.3   可能的光催化机理
                 图 13 为 60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 光催化降解 MO
            的活性基团捕获实验结果。光催化降解染料反应中
                                +
                                                  –
            羟基自由基(•OH)、h 和超氧阴离子(•O 2 )是主要
            活性物种     [28] ,30 mL 反应体系可通过加入 1 mmol
            IPA、EDTA-2Na、N 2 分别进行捕获。本实验中通入
            N 2 后,20 mg 60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 对 30 mL 质量
            浓度为20 mg/L MO 的降解率下降84.8%,仅为12.1%,
            加入 IPA、EDTA-2Na 对 MO 的光降解影响较小,
                                                 –
            降解率分别下降 6.6%、7.5%,因此,•O 2 是光降解
            MO 体系的主要活性物种。据文献报道复合材料的
            交流阻抗降低是复合材料界面间存在内置电场的直
            观表现之一      [29] ,图 10a 显示 60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4
                                                                图 14  60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 可能的光催化降解机理
            的交流阻抗比 CaIn 2 S 低,表明复合材料中 CaIn 2 S                 Fig. 14    Possible photocatalytic degradation mechanism of
            与 PGS(PEI)之间存在内置电场,电场的方向是从                                60% PGS(PEI)/CaIn 2 S 4
            CaIn 2 S 4 表面到 PGS 表面,在内置电场的驱动下,
                                                 +
            PGS 导带上的电子与 CaIn 2 S 4 价带中的 h 复合,形                 3   结论
            成 S 型异质结,降低了 CaIn 2 S 光生载流子的有效分
            离。同时,PGS 表面修饰的 PEI 接收了 CaIn 2 S 4 导                    以 PGS(PEI)、CaCl 2 、InCl 3 、TAA 为原料,水
            带的电子,提高了电子迁移率,使其参与复合材料                             热法制备了 PGS(PEI)嵌入纳米花 CaIn 2 S 4 中的
            表面氧化还原反应的几率增加                [19,30] 。由经验公式        PGS(PEI)/CaIn 2 S 4 复合材料。可见光下,该复合材料
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