DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.148892
精心制備的具有清晰核-殼特征的分層二元1D@2D CoTiO3@NiO Z型異質結在可見光照射下對抗生素四環素的光催化降解具有良好的催化活性。與原始CoTiO3亞微米帶和NiO納米團簇相比,獲得的CoTiO3@NiO異質結亞微米帶具有優異的光催化效率。CoTiO3@NiO亞微米帶的TC去除效率分別比裸NiO和CoTiO3納米帶高2.15和1.75倍。通過簡便的兩步沉淀-煅燒工藝,用縱向排列的原位NiO納米片均勻地修飾靜電紡絲CoTiO3亞微米帶。由CoTiO3和NiO組成的Z型異質結有效地提高了光生電子-空穴的分離效率,并提供了高的比表面積,最終提高了TC的降解效率。CoTiO3@NiO體系中有利的載波傳輸機制和特殊的核-殼結構是催化活性提高的主要原因,這是因為形成了Z型體系。上述特征表明,分層CoTiO3@NiO核-殼異質結在去除廢水中的四環素方面具有廣闊的應用前景。
圖1.CoTiO3(a1),NiO(a2),CoTiO3@Ni(OH)2(a3)和CoTiO3@NiO(a4)樣品的XRD圖(a)。所制備的CoTiO3@Ni(OH)2前體的TG-DSC曲線(b)。
圖2.CoTiO3亞微米帶(a,b),CoTiO3@Ni(OH)2雜化物(c,d),CoTiO3@NiO雜化物(e,f)的SEM圖像,以及CoTiO3@NiO雜化物中O、Ti、Ni和Co元素的相應EDS映射(g-k)。
圖3.CoTiO3@NiO雜化物的TEM圖像(a-c),HRTEM圖像(d-f)和典型的SAED圖譜(g)。
圖4.CoTiO3@NiO雜化物的XPS全掃描光譜(a)以及Ni 2p(b),O 1s(c),Ti 2p(d)和Co 2p(e)的高分辨率光譜。
圖5.所有樣品的UV-Vis DRS光譜(a),NiO和CoTiO3的Kubelka-Munk函數圖(a的插圖),模擬陽光照射下所有樣品對TC的光催化降解(b),不同樣品的PL光譜(c),CoTiO3@NiO光催化降解TC期間活性物種的捕獲實驗(d),以及在模擬陽光照射下DMPO捕獲的自由基加合物的EPR光譜:在DMPO-·OH水分散體中(e),在·O2-甲醇分散體中(f)。
圖6.NiO、CoTiO3和CoTiO3@NiO雜化物的瞬態光電流響應(a),線性掃描伏安圖(LSV)(b),奈奎斯特圖(c)和CV曲線(d)。
圖7.CoTiO3@NiO用于去除TOC(a),以及在模擬陽光照射下由CoTiO3@NiO光降解TC溶液的HPLC色譜圖(b)。
圖8.在0.2M Na2SO4水溶液中對CoTiO3(a)和NiO(b)的MS分析。
圖9.CoTiO3@NiO的光催化機理圖和可能的電荷分離。
圖10.CoTiO3@NiO亞微米帶的重復TC光降解結果(a),四個循環后CoTiO3@NiO納米帶的XRD圖和SEM圖像(插圖)。