去除廢水中有毒和有害的重金屬污染物對全球環境健康至關重要。高效光催化劑的發展正引起人們越來越多的興趣，目前的重點是材料設計以提高其效率。因此，本研究旨在優化CdS/ZnO異質結在還原氧化石墨烯(RGO)上制備的納米復合材料的構造，以促進水體中重金屬污染物的光催化去除。在可見光下，備選的納米復合材料在室溫時表現出一定的光催化活性，將六價鉻[Cr(VI)]還原為三價鉻[Cr(III)]。在不同的納米復合材料中，Cr(VI)的光催化去除速率常數為: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)。經過5次循環使用后，ZnO/CdS
6:5/RGO
6的光催化還原率為93.2%，表明其具有較強的再循環性能。這些結果揭示了用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復合材料粉末XRD譜圖。(b) GO、RGO、CdS、ZnO/CdS
6:5和ZnO/CdS
6:5/RGO
6復合材料FTIR譜圖。
圖2. (a) ZnO/CdS
6:5/RGO
6復合材料的XPS測量光譜圖。ZnO/CdS
6:5/RGO
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復合材料的SEM圖像。(d) ZnO/CdS
6:5/RGO
6復合材料的SEM圖像。(e) ZnO/CdS
6:5/RGO
6復合材料的HRTEM圖像。(f) ZnO/CdS
6:5/RGO
6復合材料的EDS譜。
圖4. (a) GO、RGO和ZnO/CdS
6:5/RGO
6復合材料的拉曼光譜。(b) ZnO、CdS、ZnO/CdS
6:5和ZnO/CdS
6:5/RGO
6復合材料的紫外-可見漫反射光譜。(c) ZnO、CdS、ZnO/CdS
6:5和ZnO/CdS
6:5/RGO
6復合材料的PL光譜。(d) CdS、ZnO、ZnO/CdS
6:5和ZnO/CdS
6:5/RGO
6復合材料的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
6:5/RGO
6及其組分光催化劑的Cr(VI)還原效率。(b) ZnO/CdS
6:5/RGO
6復合材料在可見光下光催化還原Cr(VI)的再循環試驗。
圖7. ZnO/CdS
6:5/RGO
6復合材料在可見光下光催化還原六價鉻的示意圖。
相關研究成果由常州大學先進催化材料與技術、先進催化與綠色制造協同創新中心重點實驗室Yitao Zhao等人于2021年發表在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。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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