Простой одностадийный сонохимический синтез и фотокаталитические свойства композитов на квантовых точках графена / Ag3PO4

Фон

В последнее время синтез фотокатализаторов с высокой эффективностью привлек внимание исследователей из-за их потенциального применения для удаления органических загрязнителей и производства водорода [1,2,3]. Из-за высокой активации и эффективного разделения фотовозбужденных электронов (e ^- ) и дырки (h ⁺ ) [4], Ag ₃ ЗП ₄ полупроводниковые фотокатализаторы привлекли большое внимание исследователей в области фотокатализа. К сожалению, на фотокаталитические характеристики Ag ₃ влияют несколько факторов. ЗП ₄ такие как неправильная морфология, плохая растворимость, нестабильность, высокая стоимость и т. д., которые препятствовали его широкому применению [5]. Следовательно, необходимо повысить фотоактивность и фотостабильность Ag ₃ . ЗП ₄ .

Предыдущие исследования доказали, что фотокаталитические характеристики могут быть значительно улучшены за счет эффективного разделения фотогенерированных электронов ^- -h ⁺ пары [6,7,8]. Согласно уравнению τ = r ² / π ² Д , где τ представляет собой среднее время диффузии фотогенерированных носителей, r обозначает радиус частицы, а D относится к коэффициенту диффузии носителей [9], уменьшенный размер частиц может способствовать эффективному подавлению рекомбинации носителей заряда, таким образом улучшая фотокаталитическую активность фотокатализаторов. С этой точки зрения можно сделать вывод, что присутствие квантовых точек (КТ) может усиливать фотокаталитическую активность [10, 11]. Поскольку покрытие поверхностно-активным веществом может препятствовать взаимному контакту между поверхностью КТ и загрязняющими веществами, редко сообщается о том, что КТ независимо применяются в качестве высокоэффективного фотокатализатора. Чтобы восполнить этот дефект, КТ обычно загружали на носитель с большой площадью поверхности, чтобы уменьшить агрегацию в отсутствие какого-либо стабилизатора, который наделяет КТ повышенной фотокаталитической активностью.

Из-за лучшего разделения и переноса электронов в гетероструктурах rGO был выбран в качестве основы для Ag ₃ ЗП ₄ КТ. rGO имеет двумерную (2D) углеродную структуру с выдающимися электронными, механическими и термическими свойствами [12], высокой удельной поверхностью и высокой подвижностью носителей [13,14,15,16]. Эти свойства делают его хорошей подложкой. для Ag ₃ ЗП ₄ фотокатализатор, потому что он может эффективно продвигать электронные ^- -h ⁺ разделение пар и облегчение переноса заряда между гетеропереходами для улучшения фотокаталитической активности и стабильности. Кроме того, rGO может быть получен с помощью процедуры химического окисления и восстановления [17]. Методы превращения оксида графена (GO) в rGO включают восстановление методом химического осаждения из паровой фазы (CVD) [18, 19], химическое восстановление [20] и гидротермальное восстановление [21, 22]. Однако вышеуказанные методы имеют некоторые существенные недостатки, такие как сложная процедура и вторичное загрязнение. Следовательно, необходимо разработать экологически чистый способ производства rGO. Недавно было сообщено о новых зеленых способах восстановления с помощью фото [23, 24] и с помощью ультразвука [25].

Фотовосстановление GO для получения rGO - мягкий и экологически чистый метод; кроме того, фотохимические и фототермические механизмы восстановления могут иметь место индивидуально или одновременно в процессах [26,27,28]. Кроме того, самовосстановление GO в rGO может усилить присутствие в растворе поглотителя дырок [24]. Ультразвук широко используется для синтеза материалов и очистки сточных вод [29, 30]. Ультразвуковое облучение может создавать локальные горячие точки с давлением около 20 МПа, температурой около 5000 К и высокой скоростью охлаждения около 10 ¹⁰ Кс ^{- 1} , которые создаются акустической кавитацией [31]. При ультразвуковом облучении в жидкостях могут возникать различные физические и химические эффекты посредством акустической кавитации, и в этих экстремальных условиях может быть обеспечена уникальная среда химических реакций [31, 32]. Однако, насколько нам известно, синтез rGO / Ag ₃ ЗП ₄ О композитах с квантовыми точками, использующих метод восстановления с помощью ультразвука, пока не сообщалось.

Здесь мы сообщаем о проектировании и разработке rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композиты с квантовыми точками с высокоэффективными фотокаталитическими характеристиками, в которых Ag ₃ ЗП ₄ Впервые квантовые точки размером 1–4 нм были равномерно загружены на нанолисты rGO с помощью простого одностадийного метода фото-ультразвукового восстановления. Композиты были проанализированы различными методами. Фотокаталитическую активность и стабильность полученных композитов оценивали по разложению метилового оранжевого (MO), родамина B (RhB) и метиленового синего (MB) под облучением видимым светом. Между тем, также обсуждались дозировка поверхностно-активного вещества и количество rGO, влияющее на фотокаталитические характеристики. Возможный фотокаталитический механизм rGO / Ag ₃ ЗП ₄ КТ анализировались на основе экспериментов по улавливанию свободных радикалов. В этой статье будет представлен простой и экологически чистый метод изготовления КТ из нескольких оксидов металлов и эффективных функциональных материалов с более широким применением в области очистки окружающей среды.

Экспериментальный раздел

Синтез rGO / Ag ₃ ЗП ₄ QD

ГО был приготовлен из природного графита по методу Хаммерса [33]. В типичном процессе синтеза 20 мг GO добавляли в 50 мл воды и обрабатывали ультразвуком в течение 30 минут для образования однородной суспензии, а затем к вышеуказанному раствору добавляли 2,2 ммоль олеата натрия и обрабатывали ультразвуком в течение 60 минут. После этого 10 мл AgNO ₃ добавляли водный раствор (0,6 моль / л), полученный раствор перемешивали в течение 4 ч до завершения ионного обмена, а затем 10 мл Na ₂ HPO ₄ водный раствор (0,2 моль / л) добавляли по каплям к раствору при ультразвуковом облучении. Через 60 минут осадок центрифугировали (5000 об / мин) в течение 5 минут и несколько раз промывали гексиловым спиртом и абсолютным этанолом с получением GO / Ag ₃ ЗП ₄ Композиты QD. В дальнейшем 0,3 г GO / Ag ₃ ЗП ₄ КТ растворяли в 100 мл абсолютного этанола, и смесь подвергали облучению видимым светом (CEL-S500, Xe-лампа 300 Вт, отсекающий фильтр 420 нм) и ультразвуковым облучением в течение 60 мин. Ультразвуковое облучение выполняли с помощью ультразвукового датчика высокой интенсивности (Xinzhi Co., Китай, JY92-2D, диаметр 10 мм, Ti-horn, 20 кГц), который помещали в реакционную систему. Осадок центрифугировали (5000 об / мин) в течение 5 минут, а затем сушили при 60 ° C в течение 12 часов с получением rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композиты QD. Ag ₃ ЗП ₄ КТ были приготовлены в тех же условиях без GO. Для исследования оптимального количества загрузки rGO была взята серия образцов с теоретическим весовым соотношением rGO к rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композиты с квантовыми точками (W _rGO :W _{композит} =1,5, 2,0, 2,3, 2,5 и 3,0 мас.%). Соответствующий rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композиты с квантовыми точками были обозначены как R-1.5, R-2, R-2.3, R-2.5 и R-3.

Характеристики материалов

Ag ₃ ЗП ₄ КТ и rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композиты с квантовыми точками были проанализированы методом дифракции рентгеновских лучей (XRD, Cu-Ka, k =1,5418 Å) в диапазоне 2θ от 10 ° до 80 °, ИК-Фурье спектроскопия, ПЭМ (JEOL JEM-2010), система спектров комбинационного рассеяния (Horiba JY-T64000, Франция), XPS (PHI Quantera SXM) спектрометр и УФ- спектрофотометр vis (U-3010, Hitachi, Япония). Спектры фотолюминесценции получены на спектрофотометре FL (F-4500, Hitachi, Япония).

Измерение фотокаталитической активности

Для измерения фотокаталитических свойств композитов 10 мг приготовленных образцов добавляли к 100 мл 10 ppm МБ. Смесь перемешивали на магнитной мешалке в течение 30 мин в темноте для обеспечения равновесия абсорбции-десорбции. Фильтр ( λ ≥ 420 нм) помещали в стакан и затем облучали ксеноновым источником света мощностью 300 Вт (CEL-S500, Китай). Вначале образцы отбирали каждые 1 минуту до 6 минут, а затем образцы отбирали каждые 2 минуты. Спектрофотометр УФ-видимого диапазона использовали для анализа оптических свойств собранного раствора. Фотокатализаторы удаляли центрифугированием (12000 об / мин, 3 мин) перед измерениями в УФ-видимом диапазоне.

Обнаружение активных видов

Эксперимент по улавливанию проводился аналогично эксперименту по фотокаталитической деградации. Три различных поглотителя, включая (концентрация около 1 мМ) изопропанол (IPA, OH · поглотитель), динатрий этилендиаминтетраацетат (EDTA, поглотитель дырок) и п-бензохинон (BQ, O ₂ · ^- поглотитель), соответственно, были использованы для исследования основных активных частиц, образующихся в процессе фоторазложения.

Результаты и обсуждение

Характеристики материалов

На рисунке 1 представлены дифрактограммы GO, rGO, Ag ₃ . ЗП ₄ КТ и R-2.3. Результаты XRD для GO и rGO показали характерный пик отражения при 2θ =10,7 ° и 25 °, соответственно (что соответствует расстоянию d 0,83, 0,36 нм) (рис. 1a, b) [34]. Все пики XRD Ag ₃ ЗП ₄ может быть отнесен к объемно-центрированной кубической фазе (JCPDS № 06-0505) (рис. 1d). R-2.3 показал аналогичную картину XRD с чистым Ag ₃ ЗП ₄ Квантовые точки и более широкие дифракционные пики были отнесены к небольшому размеру Ag ₃ ЗП ₄ Квантовые точки, размер которых был рассчитан примерно на 3,7 нм в соответствии с уравнением Шеррера [35]. В композитах не наблюдалось дифракционных пиков, отнесенных к GO и rGO (рис. 1в), что было связано с небольшим количеством rGO в композите [36]. Чтобы исследовать влияние GO на образование Ag ₃ ЗП ₄ Квантовые точки, рентгенограмма чистого Ag ₃ ЗП ₄ КТ были измерены. Дифракционные пики чистого Ag ₃ ЗП ₄ Квантовые точки могут быть проиндексированы для кубического Ag ₃ ЗП ₄ . Средний размер чистого Ag ₃ ЗП ₄ Квантовые точки были рассчитаны как примерно 5,1 нм с помощью уравнения Шеррера, что было больше, чем у rGO / Ag ₃ ЗП ₄ композиты. Вышеуказанные результаты показали, что листы GO могут влиять на образование Ag ₃ ЗП ₄ QD.

Диаграммы XRD a GO, b rGO, c R-2.3 и d Ag ₃ ЗП ₄ QD

На рис. 2 представлены ПЭМ-изображения композитов Р-2.3. Ag ₃ ЗП ₄ КТ с относительно узким распределением по размерам с диаметром 2,81 ± 1,2 нм были равномерно диспергированы на листе rGO. Шаг решетки составлял 0,212 и 0,190 нм, что соответствовало расстоянию d кристаллографической плоскости (220) и (310) Ag ₃ . ЗП ₄ , соответственно. Чтобы исследовать влияние ультразвука, вместо ультразвуковой обработки было выполнено обычное перемешивание. Результаты показаны в Дополнительном файле 1:Рисунок S1. Ag ₃ ЗП ₄ частицы на rGO, образованные обычным методом перемешивания, не имели однородной структуры, а размер Ag ₃ ЗП ₄ стал больше, чем образовавшийся при ультразвуковой обработке. Приведенные выше результаты показали, что ультразвуковая обработка очень эффективна для диспергирования и контроля размера Ag ₃ ЗП ₄ частицы на слоях рГО [37].

ПЭМ-изображения R-2.3 ( a , c ), Изображение ВРЭМ R-2.3 ( b ) и гранулометрический состав ( d )

Успешное фото-восстановление GO до rGO с помощью ультразвука может быть дополнительно подтверждено XPS-спектрами композитов GO и R-2.3, как показано на рис. 3. Пики, расположенные при 131,7, 284,2, 367,2 и 530,2 эВ, были проиндексированы с характерные пики P2p, C1s, Ag3d и O1s соответственно (рис. 3а). Сильные пики при 366,8 и 372,8 эВ приписываются Ag ⁺ из Ag ₃ ЗП ₄ [38] (рис. 3б). XPS-спектры O1s R-2.3 можно разделить на два пика, которые были отнесены к O1 из Ag ₃ ЗП ₄ (529,5 эВ) и O1s из rGO (531,3 эВ) [7, 39]. Пик O1s от rGO (531,3 эВ) смещен в сторону более низкой энергии связи по сравнению с пиком GO (531,8 эВ), подразумевая, что существует химическое взаимодействие между rGO и Ag ₃ ЗП ₄ КТ по ​​связи C =O. Спектр C1s GO был разделен на три различных пика при 284,8, 286,7 и 287,7 эВ, которые были отнесены к C-C / C =C, C-O и C =O соответственно [40, 41] (рис. 3c). После восстановления видимым светом с помощью ультразвукового облучения (рис. 3d) кислородсодержащие группы, особенно C-O, C =O, показали заметно уменьшенную интенсивность пиков, что свидетельствует об успешном восстановлении от GO к rGO.

XPS из а спектр обзора, b Ag3d, c O1s и d C1s GO и R-2.3

На рис. 4а представлены ИК-спектры GO, rGO, Ag ₃ . ЗП ₄ КТ и R-2.3. Характеристические пики при 1725,6, 1056,5 и 1615,4 см ^{- 1} в GO были отнесены к валентным колебаниям карбоксила C =O, алкокси C-O и C =C [40, 42] соответственно. Широкий пик на 3000–3600 см ^{- 1} был приписан валентному колебанию O-H [43]. Ag ₃ ЗП ₄ Квантовые точки и композиты R-2.3 имели схожие пики FT-IR при 552,1 и 970,2 см ^{- 1} . , которые были отнесены к колебаниям П-О от ПО ₄ ^3– [44]. Это указывает на то, что Ag ₃ ЗП ₄ Квантовые точки наносились на листы rGO. После фото-ультразвукового восстановления до rGO характерные пики (при 1725,6, 1056,5 см ^{- 1} ) смещено к более низким волновым числам по сравнению с GO, что согласуется с результатами анализа XPS, указывая на существование зарядового взаимодействия между rGO и Ag ₃ ЗП ₄ в готовые композиты.

ИК-Фурье спектры ( a ) и спектры комбинационного рассеяния ( b ) ГО, РГО, Ag ₃ ЗП ₄ КТ и Р-2.3

На рисунке 4b показаны спектры комбинационного рассеяния GO, rGO, Ag ₃ . ЗП ₄ КТ и R-2.3. Рамановский спектр GO показал два характерных пика полосы D при 1347 см ^{- 1} . и полоса G на 1586 см ^{- 1} . Значение I _D / Я _G в Р-2.3 и ГО было около 1,039 и 0,9056 соответственно. Было очевидно, что композит показал относительно высокую интенсивность полосы D по сравнению с GO, что подтвердило, что листы GO были частично восстановлены до rGO [37]. Рамановские спектры Ag ₃ ЗП ₄ КТ и R-2.3 показали три различных пика при 410, 566 и 714 см ^{- 1} , и эти пики были отнесены к связям P-O-P. Сильный пик на 907 см ^{- 1} возникла из-за движения колебания концевой кислородной связи в фосфатных цепях [23].

Механизм приготовления rGO / Ag ₃ ЗП ₄ QD

Путь синтеза rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Был предложен композит КТ, который схематически проиллюстрирован на рис. 5. Реакции синтеза были подробно описаны следующим образом:

Иллюстрация синтеза rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композиты QD с помощью фото-ультразвукового метода

Общий путь синтеза можно разбить на четыре последовательных этапа. Во-первых, Ag ⁺ и олеат-ионы электростатически взаимодействуют с образованием комплексов Ag-олеат, гидролиз Ag ⁺ ионы могут быть эффективно предотвращены этим процессом. Комплексы аг-олеата взаимодействуют с избытком олеат-ионов, улучшая его гидрофильные свойства, чтобы диспергироваться в воде. Кислородные группы на поверхности GO обеспечивают гидрофильность. Когда листы GO были добавлены к водному раствору аголеата, комплексы Ag-олеат будут предпочтительно адсорбироваться на этих кислородсодержащих функциональных группах (уравнение (1)). Во-вторых, реакции между Ag ⁺ и ПО ₄ ^3– приступил к формированию Ag ₃ ЗП ₄ КТ на поверхности ОГ (уравнение (2)). В-третьих, когда GO-Ag ₃ ЗП ₄ КТ обрабатывались ультразвуком в растворе, ультразвуковые стимулированные электронно-дырочные пары из Ag ₃ ЗП ₄ КТ при GO-Ag ₃ ЗП ₄ КТ облучали видимым светом в растворе этанола. В то же время · H и H ₂ О ₂ были произведены ультразвуковым облучением. В конечном итоге GO был преобразован в rGO с помощью · H и принял фотогенерированные электроны из зоны проводимости (CB) Ag ₃ ЗП ₄ . В результате rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композит с квантовыми точками был получен методом фото-ультразвукового восстановления.

Оптические свойства фотокатализа

Спектры поглощения Ag ₃ в УФ-видимой области ЗП ₄ КТ и rGO / Ag ₃ ЗП ₄ КТ с различным соотношением масс rGO показаны на рис. 6а. Длина волны поглощения чистого Ag ₃ ЗП ₄ Квантовые точки были короче 530 нм; наоборот, rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Структура композитов с квантовыми точками показывала расширенную длину волны (> 530 нм), и ее интенсивность увеличивалась с увеличением содержания rGO, до которого достигала 2,3%, а затем уменьшалась. Это можно объяснить тем, что присутствие углерода в rGO / Ag ₃ ЗП ₄ КТ уменьшают отражение света [45]. Согласно функции Кубелки – Мунка [46], мы можем получить ширину запрещенной зоны фотокатализаторов, как показано на рис. 6b и в дополнительном файле 1:рис. S2; ширина запрещенной зоны R-2.3 была рассчитана равной 1,62 эВ, что ниже, чем у чистого Ag ₃ ЗП ₄ КТ (2.23 эВ). Относительная узкая запрещенная зона может быть отнесена к синергетическому эффекту, когда сумма общего эффекта превосходит единичный эффект после различных типов дисперсии для взаимодействия между rGO и Ag ₃ ЗП ₄ КТ [47], которые позволяют повысить эффективность использования солнечного спектра фотокатализаторами [36].

а УФ-видимые спектры DRS Ag ₃ ЗП ₄ КТ, композиты R-1.5, R-2, R-2.3, R-2.5, R-3 и b графики (αhν) ² против Eg

Фотокаталитическая активность и стабильность

Чтобы понять факторы, влияющие на экспериментальный процесс на фотокаталитическую активность, было исследовано влияние различной массы поверхностно-активного вещества, как показано в Дополнительном файле 1:Рисунок S3. Образцы готовили, когда другие условия оставались постоянными. Результат показал, что фотокаталитическая активность увеличивалась с увеличением массы поверхностно-активного вещества, но снижалась после более чем 0,5 г, как показано в Дополнительном файле 1:Рисунок S3, что может быть приписано избыточным олеатным ионам, ограничивающим Ag ₃ ЗП ₄ Распределение КТ по ​​размерам на поверхности rGO [35]. Это приводит к снижению фотокаталитической активности. По сравнению с чистым Ag ₃ ЗП ₄ Квантовые точки, концентрация МБ быстро снижалась для rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композиты с квантовыми точками (рис. 7а). Этот результат показал, что фотокаталитическая реакция связана с существованием активных центров [48, 49]. Когда содержание rGO составляло 2,3%, проявлялась самая высокая фотокаталитическая активность, и МБ мог разлагаться на 97,46% за 5 мин. Это может быть связано с гетеропереходом rGO-полупроводник, который эффективно помогал перенос заряда с нанолистов rGO при облучении видимым светом [23]. В тех же условиях, при увеличении содержания rGO до 3%, результаты подтвердили тот факт, что чрезмерная загрузка rGO может снизить поглощение красителя и фотонов на Ag ₃ ЗП ₄ [23]. Важно отметить, что rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композиты QD показали более высокие фотокаталитические характеристики, чем чистый Ag ₃ ЗП ₄ КТ и Ag на основе rGO ₃ ЗП ₄ композиты [23, 50]. Фотовозбужденные электроны (e ^- ) может быть передан из CB Ag ₃ ЗП ₄ Квантовые точки для rGO и rGO в композитах могут действовать как магистраль для переноса электронов для подавления e ^- -h ⁺ рекомбинация, которая объясняет значительно улучшенную эффективность фотопреобразования [51]. Более того, межфазный перенос заряда может быть облегчен из-за большей площади поверхности rGO [52, 53]. Кроме того, была исследована эффективность фотокаталитического разложения композита R-2.3 по сравнению с различными органическими красителями, как показано в Дополнительном файле 1:Рисунок S4.

а Фотокаталитическое разложение МБ под действием Ag ₃ ЗП ₄ КТ, композиты R-1.5, R-2, R-2.3, R-2.5 и R-3, b соответствующие константы скорости (k) образцов фотокаталитического разложения МБ, c эксперименты по переработке R-2.3 для разложения МБ, и d Диаграммы XRD до и после экспериментов по переработке

Для проверки стабильности композита Р-2.3 были проведены эксперименты по циклированию композита для МБ (рис. 7в). Результаты показали, что композиты R-2.3 демонстрируют более высокую фотокаталитическую стабильность после пяти циклов с сохранением эффективности разложения до 90%, что указывает на хорошую фотокаялитическую стабильность. И этому может помочь эффективный фото-сгенерированный e ^- -h ⁺ разделение. Более того, рентгенограмма R-2.3, которая использовалась для пяти циклов, показана на рис. 7d, и не наблюдается явного пика вокруг Ag, это может быть связано с тем, что rGO может способствовать переносу электрона на Ag ₃ ЗП ₄ КТ и уменьшили фотокоррозию Ag ₃ ЗП ₄ QD [23].

Механизм повышенной фотокаталитической производительности

Вышеупомянутые экспериментальные результаты показали, что фотокаталитические характеристики Ag ₃ ЗП ₄ был улучшен за счет объединения Ag ₃ ЗП ₄ с листами rGO, что было приписано быстрой передаче и разделению фото-сгенерированных электронных документов ^- -h ⁺ пары в композитах [23]. Спектры фотолюминесценции (ФЛ) были выполнены для исследования e ^- -h ⁺ процессы миграции, переноса и рекомбинации пар в полупроводниках [54, 55]. На рис. 8а представлены спектры ФЛ образцов. Спектры ФЛ квантовых точек rGO / Ag3PO4 показали более низкую скорость рекомбинации фотогенерированных e ^- -h ⁺ пары по сравнению с Ag ₃ ЗП ₄ QD, указывающие на то, что больше фотогенерированных e ^- и h ⁺ может участвовать в реакции восстановления и окисления; это может привести к снижению рекомбинации фотогенерированных e ^- -h ⁺ пары в Ag ₃ ЗП ₄ в композитах. Следовательно, rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композит QD показал более высокую фотокаталитическую активность, чем Ag ₃ ЗП ₄ QD.

а Спектры фотолюминесценции Ag ₃ ЗП ₄ КТ, R-1.5, R-2, R-2.3, R-2.5 и R-3 и b влияние различных тушителей на фотокаталитическую деградацию МБ

Для дальнейшего подтверждения основных активных частиц в процессе фотокатализа над rGO / Ag ₃ ЗП ₄ КТ, в качестве загрязнителя использовался МБ. Результаты показаны на рис. 8b. При этом после добавления изопропанола (в качестве акцептора гидроксильных радикалов) [56] каталитическая активность rGO / Ag ₃ ЗП ₄ КТ явно не пострадали; когда добавляли ЭДТА (для захвата дырок) [57], фотокаталитическое разложение МБ было значительно ингибировано. Однако, когда п-бензохинон (BQ, O ₂ · ^- мусорщик), дезактивация rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Квантовые точки нельзя было подобрать. Приведенные выше результаты показывают, что дыры и O ₂ · ^- радикалы были основными активными частицами в процессе фотокатализа.

Механизм фотокаталитического разложения органических красителей с помощью rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Квантовые точки показаны на рис. 9. При воздействии видимого света Ag ₃ ЗП ₄ КТ были фотовозбуждены, и электроны возбуждались из валентной зоны в зону проводимости; после этого электроны могли переходить на rGO под действием электрического поля, а затем электроны возвращались на поверхность rGO для участия в фотокаталитической реакции. rGO может эффективно разделять e ^- -h ⁺ пар, таким образом помогая переносу электронов [23] и приводя к усилению фотокаталитической активности rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композиты QD.

Механизм фотокаталитической деструкции органических красителей на поверхности rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композиты QD

Выводы

Роман rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композит с квантовыми точками был приготовлен с помощью простого метода фото-ультразвукового восстановления. Полученный rGO / Ag ₃ ЗП ₄ Композиты с КТ показали лучшую фотокаталитическую активность в видимом свете и выше, чем чистый Ag ₃ ЗП ₄ Только КТ. Это произошло из-за эффективного e ^- -h ⁺ разделение пар и перенос быстрых электронов в этих гетеропереходах. Листы rGO эффективно способствовали разделению e ^- и h ⁺ и быстрый перенос электронов в фотокатализаторах гетероструктур. Эксперименты по улавливанию свободных радикалов показали, что h ⁺ играет важную роль в фотокаталитическом разложении красителей. Было ясно, что ультразвуковой метод является простым и экономичным способом получения чувствительного к видимому свету и высокоэффективного Ag ₃ ЗП ₄ Композиты на основе квантовых точек.

Сокращения

2D:

Двумерный

BQ:

п-бензохинон

CB:

Полоса проводимости

CVD:

Химическое осаждение из паровой фазы

EDTA:

Этилендиаминтетраацетат динатрия

GO:

Оксид графена

IPA:

Изопропанол

МБ:

Метиленовый синий

MO:

Метиловый апельсин

QD:

Квантовые точки

R-1.5, R-2, R-2.3, R-2.5 и R-3:

Содержание rGO в композитах 1,5, 2,0, 2,3, 2,5 и 3,0 мас.%

rGO:

Графен

RhB:

Родамин Б

W _{составной} :

Вес композитов

W _rGO :

Вес графемы