去除廢水中有毒和有害的重金屬污染物對全球環(huán)境健康至關(guān)重要。高效光催化劑的發(fā)展正引起人們越來越多的興趣，目前的重點(diǎn)是材料設(shè)計(jì)以提高其效率。因此，本研究旨在優(yōu)化CdS/ZnO異質(zhì)結(jié)在還原氧化石墨烯(RGO)上制備的納米復(fù)合材料的構(gòu)造，以促進(jìn)水體中重金屬污染物的光催化去除。在可見光下，備選的納米復(fù)合材料在室溫時(shí)表現(xiàn)出一定的光催化活性，將六價(jià)鉻[Cr(VI)]還原為三價(jià)鉻[Cr(III)]。在不同的納米復(fù)合材料中，Cr(VI)的光催化去除速率常數(shù)為:ZnO/CdS
6:5/RGO
6(0.106 min
-1)>ZnO/CdS
6:5(0.0630 min
-1)>CdS(0.0335 min
-1)>ZnO (0.00121 min
-1)。經(jīng)過5次循環(huán)使用后，ZnO/CdS
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6的光催化還原率為93.2%，表明其具有較強(qiáng)的再循環(huán)性能。這些結(jié)果揭示了用CdS/ZnO
6:5/RGO
6還原廢水中重金屬離子的可行性，并為在光催化過程中不添加化學(xué)捕獲劑有效去除重金屬離子提供了思路。
圖1. (a) GO、RGO、CdS、ZnO、ZnO/CdS
6:5和ZnO/CdS
6:5/RGO
6復(fù)合材料粉末XRD譜圖。(b) GO、RGO、CdS、ZnO/CdS
6:5和ZnO/CdS
6:5/RGO
6復(fù)合材料FTIR譜圖。
圖2. (a) ZnO/CdS
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6復(fù)合材料的XPS測量光譜圖。ZnO/CdS
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6的(b)Zn 2p，(c)O 1s，(d)Cd 3d，(e)S 2p和(f)c 1s的高分辨率XPS譜圖。
圖3. (a) ZIF-8的SEM圖像。(b) ZnO的SEM圖像。(c) ZnO/CdS
6:5復(fù)合材料的SEM圖像。(d) ZnO/CdS
6:5/RGO
6復(fù)合材料的SEM圖像。(e) ZnO/CdS
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6復(fù)合材料的HRTEM圖像。(f) ZnO/CdS
6:5/RGO
6復(fù)合材料的EDS譜。
圖4. (a) GO、RGO和ZnO/CdS
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6復(fù)合材料的拉曼光譜。(b) ZnO、CdS、ZnO/CdS
6:5和ZnO/CdS
6:5/RGO
6復(fù)合材料的紫外-可見漫反射光譜。(c) ZnO、CdS、ZnO/CdS
6:5和ZnO/CdS
6:5/RGO
6復(fù)合材料的PL光譜。(d) CdS、ZnO、ZnO/CdS
6:5和ZnO/CdS
6:5/RGO
6復(fù)合材料的EIS譜。
圖5. (a)使用不同摩爾比組合的ZnO/CdS光催化劑的Cr(VI)的還原效率。(b)使用不同RGO含量的光催化劑的Cr(VI)的還原效率。
圖6. (a) ZnO/CdS
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6及其組分光催化劑的Cr(VI)還原效率。(b) ZnO/CdS
6:5/RGO
6復(fù)合材料在可見光下光催化還原Cr(VI)的再循環(huán)試驗(yàn)。
圖7. ZnO/CdS
6:5/RGO
6復(fù)合材料在可見光下光催化還原六價(jià)鉻的示意圖。
相關(guān)研究成果由常州大學(xué)先進(jìn)催化材料與技術(shù)、先進(jìn)催化與綠色制造協(xié)同創(chuàng)新中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Yitao Zhao等人于2021年發(fā)表在Chemosphere (https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131665)上。原文：Reduced graphene oxide supported ZnO/CdS heterojunction enhances photocatalytic removal efficiency of hexavalent chromium from aqueous solution。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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