DOI:10.1016/j.arabjc.2020.08.015
在目前的工作中,通過簡便的靜電紡絲工藝和水熱合成策略成功地制備了氧化鈰(CeO2)/n型硫化鎘(CdS)復合納米纖維。利用X射線衍射(XRD)、場發射掃描電子顯微鏡(FESEM)、能量色散X射線光譜法(EDS)、漫反射光譜法(DRS)、傅立葉變換紅外光譜法(FTIR)、光致發光(PL)、Brunauer-Emmett-Teller(BET)和拉曼光譜分析研究了合成的復合納米纖維的理化性質。通過在藍色LED光輻射下光催化降解水溶液中的二碘曙紅(RB),評估了CeO2/CdS的活性。CeO2/CdS復合材料在光電流響應實驗中顯示出較高的光電流密度,在電化學阻抗譜(EIS)中顯示出較小的電荷轉移電阻。總體而言,經實驗證實與原始CeO2納米纖維和CdS相比,CeO2/CdS復合材料的電荷分離效率更高,這與CeO2和CdS之間的緊密接觸有關。本工作提供了一種新的方法來構建基于靜電紡絲的n-n異質結光催化劑,并對光催化降解活性有了更深入的了解。此外,根據鑒定的中間體,提出了可能的降解機理和途徑。
圖1.CeO2/CdS復合材料的制備方案。
圖2.在1g/L CeO2/CdS-1光催化劑劑量下,pH為6時4 mg.L-1的紫外-可見吸收光譜。
圖3.CdS納米顆粒(a),CeO2納米纖維(b)的SEM圖像,CeO2直徑分布的直方圖(c),CeO2/CdS-1復合材料的SEM圖像(d,e)和復合材料的EDS光譜(f)。
圖4.CeO2、CdS和CeO2/CdS-1的X射線衍射圖(a)和CeO2/CdS-1復合物的拉曼光譜(b)。
圖5.CeO2、CdS和CeO2/CdS-1樣品的固體吸收光譜比較(a),由N2吸附-解吸等溫線得出的BET表面積和孔徑分布(b)。
圖6.初紡納米纖維PVP/Ce(NO3)3.6H2O、CeO2和CeO2/CdS-1的FTIR(a),CeO2納米纖維、CdS和CeO2/CdS-1的PL(b)。
圖7.CeO2/CdS-1光降解RB的標準化效應帕累托圖(a)以及實驗數據與預測數據的函數關系(b)。
圖8.CeO2/CdS-1降解RB染料的響應面圖。
圖9.降解RB染料的預測值和期望函數的曲線(紅線顯示最佳值)。
圖10.CeO2、CdS和CeO2/CdS在最佳條件下對RB的光催化降解(a),相應的速率常數k值(b)。
圖11.CeO2/CdS-1光催化劑在可見光照射下的可重復使用性(a),降解前后的FTIR(b)和降解后的SEM(c)。
圖12.使用CeO2/CdS-1降解RB染料的L-H動力學模型圖:ln(C0/Ct)與輻射時間(在此圖中插入了C/C0 RB與時間)(a)以及1/R與1/C0(在此圖中插入了吸收光譜與RB濃度的校正圖)(b)。
圖13.CeO2納米纖維、CdS和CeO2/CdS-1的EIS光譜(a)和光電流響應(b)。
圖14.通過e-h轉移在光催化劑上光催化降解RB的示意圖。