微波水热两步法合成高可见光响应Ag2S/ZnO及其光催化性能、机理

摘要

在不同的制备条件下,通过微波水热两步法获得了一系列Ag2S/ZnO光催化剂,采用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)、扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附-脱附等测试手段对产物结构和形貌进行了表征.结果表明,产物以六方纤锌矿ZnO为主,其晶型结构并未随着反应温度和Ag2S物质的量的增加而改变.Ag2S的引入显著增强了光催化剂在可见光区的吸收,使吸收边带发生红移,同时抑制了ZnO(001)晶面的生长.另外,所得产物的形貌随着Ag2S物质的量的增加从爆米花状转变为少量的柱体颗粒,且BET比表面积经过复合后明显减小.以罗丹明B为目标降解物,研究并比较了一系列Ag2S/ZnO光催化剂对罗丹明B的光降解性能.结果表明,nAg2SZnO=1:10时,光催化剂在紫外光、可见光和模拟日光的照射下具有最好的光催化效果,优于目前应用最广泛的市售P25.另外,所制备的光催化材料Ag2S/ZnO经4次循环使用后,其降解效率没有明显下降,表明该催化材料具有一定的光催化稳定性.经捕获实验研究发现,在Ag2S/ZnO的光催化反应中空穴起主要作用,并根据绝对电负性估算了复合材料Ag2S/ZnO的能带位置,据此提出了可能的光催化反应机理.