GO改性的铈基纳米复合光催化剂性能对比研究

doi:10.3969/j.issn.1006-396X.2022.01.010

石油化工高等学校学报 ›› 2022, Vol. 35 ›› Issue (1): 63-67.DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2022.01.010

GO改性的铈基纳米复合光催化剂性能对比研究

陈佳慧(), 黎泓麟, 杨紫坤, 罗鸿仙, 张金生, 李丽华()

辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺 113001

收稿日期:2020-04-20 修回日期:2020-11-23 出版日期:2022-02-28 发布日期:2022-04-14
通讯作者: 李丽华
作者简介:陈佳慧（2000⁃），女，从事新型材料的制备与应用研究； E⁃mail：18904934707@163.com。
基金资助:
辽宁省自然科学基金资助项目(20092181);国家级大学生创新创业训练计划项目(201910148003)

Preparation of GO⁃Modified Cerium⁃Based Nano⁃Composite Photocatalyst and a Comparative Study on Photocatalytic Properties

Jiahui Chen(), Honglin Li, Zikun Yang, Hongxian Luo, Jinsheng Zhang, Lihua Li()

School of Petrochemical Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China

Received:2020-04-20 Revised:2020-11-23 Published:2022-02-28 Online:2022-04-14
Contact: Lihua Li

摘要/Abstract

摘要：

纳米材料的紫外屏蔽性能及光催化性能会由于材料自身的表面结合能不同而不同。制备纳米氧化锌（NPs?ZnO）、纳米二氧化铈（NPs?CeO₂）、NPs?ZnO/CeO₂及氧化石墨烯改性氧化锌/氧化铈纳米复合材料(NPs?ZnO/CeO₂@GO)，并对制备样品进行了XRD、FT?IR、SEM等表征和紫外屏蔽性能及光催化性能测试研究。结果表明，紫外屏蔽能力：NPs?ZnO<NPs?CeO₂<NPs?ZnO/CeO₂<NPs?ZnO/CeO₂@GO，作用3 h后的亚甲基蓝染料的降解率大小顺序为：NPs?ZnO/CeO₂@GO（0.92）>NPs?ZnO（0.89）>ZnO/CeO₂（0.75）>NPs?CeO₂（0.66）；并且NPs?ZnO/CeO₂@GO的光催化性强于参与实验的其他光催化剂。

关键词: 氧化锌, 氧化铈, GO改性, 纳米复合材料, 光催化

Abstract:

The UV shielding properties and photocatalytic properties of nanomaterials will vary due to the different surface binding energies of the materials themselves.Nano?zinc oxide (NPs?ZnO),nano?ceria (NPs?CeO₂), NPs?ZnO/CeO₂ and graphene oxide modified zinc oxide/ceria nanocomposites (NPs?ZnO/CeO₂@GO) were prepared,and the prepared samples were characterized by XRD,FT?IR,SEM,and the UV shielding properties and photocatalytic properties were tested. The results show that the UV shielding ability: NPs?ZnO<NPs?CeO₂<NPs?ZnO/CeO₂<NPs?ZnO/CeO₂@GO, the maximum degradation rate of methylene blue dye after 3 h treatment is:NPs?ZnO/CeO₂@GO(0.92)>NPs?ZnO(0.89)>NPs?ZnO/CeO₂(0.75))>NPs?CeO₂(0.66).Moreover,the photocatalytic activity of NPs?ZnO/CeO₂@GO is stronger than other photocatalysts participating in the experiments.

Key words: Zinc oxide, Cerium dioxide, Graphene(GO) modified, Nanocomposites, Photocatalysis

中图分类号:

O643.36

陈佳慧, 黎泓麟, 杨紫坤, 罗鸿仙, 张金生, 李丽华. GO改性的铈基纳米复合光催化剂性能对比研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(1): 63-67.

Jiahui Chen, Honglin Li, Zikun Yang, Hongxian Luo, Jinsheng Zhang, Lihua Li. Preparation of GO⁃Modified Cerium⁃Based Nano⁃Composite Photocatalyst and a Comparative Study on Photocatalytic Properties[J]. Journal of Petrochemical Universities, 2022, 35(1): 63-67.

图/表 6

图1 不同纳米材料的XRD谱图

Fig.1 XRD profiles of the different nanomaterials

图2 GO的FT?IR谱

Fig.2 The FT?IR spectra of the GO

图3 氧化石墨烯和NPs?ZnO/CeO2@GO复合材料的SEM（a）氧化石墨烯（b） NPs?ZnO/CeO2@GO

Fig.3 SEM plots of GO oxide and NPs?ZnO / CeO2@GO composite

表1 不同纳米材料?乙二醇分散体系在320 nm处的吸光度

Table 1 Absorbance of different nanomaterials?ethylene glycol dispersion systems at 320 nm

纳米氧化物	吸光度
纳米氧化物	第1次	第2次	第3次	平均
NPs⁃ZnO	0.468	0.465	0.462	0.465
NPs⁃CeO₂	0.683	0.682	0.681	0.682
NPs⁃ZnO/CeO₂	0.793	0.794	0.792	0.793
NPs⁃ZnO/ CeO₂@GO	1.216	1.215	1.223	1.218

图4 紫外屏蔽剂加入质量对亚甲基蓝染料降解率的影响

Fig.4 Effect of UV photocatalyst mass on the degradation rate of methylene blue dye

图5 样品对RhB溶液脱色率的影响

Fig.5 Effect of the sample on RhB solution

参考文献 14

1	Zaccariello G，Back M，Zanello M，et al.Formation and controlled growth of bismuth titanate phases into mesoporous silica nanoparticles：An efficient self⁃sealing nanosystem for UV filtering in cosmetic formulation［J］.ACS Appiled Materials & Interfaces，2017，9：1913⁃1921．
2	白雅丽.紫外屏蔽纳米粒子制备及其在聚苯硫醚抗紫外中的研究［D］.天津：天津工业大学，2017.
3	戴艳.晶格修饰对纳米氧化铈紫外屏蔽性能的影响研究［D］.北京：北京有色金属研究总院，2011.
4	Ong C B，Ng L Y，Mohammad A W.A review of ZnO nanoparticles as solar photocatalysts：Synthesis mecha⁃nisms and applications［J］.Renewable and Sustainable Energy Reviews，2018，81（1）：536⁃551．
5	Sethi D，Sakthivel Ｒ.ZnO/TiO₂ composites for photocat⁃alytic inactivation of Escherichia coli［J］.Journal of Photo⁃chemistry and Photobiology B： Biology，2017，168（1）：117⁃123．
6	Prasannalakshmi P，Shanmugam N.Fabrication of TiO₂/ZnO nano⁃composites for solar energy driven photocatalysis［J］.Materials Science in Semiconductor Processing，2017，61（1）：114⁃124．
7	Shahram M，Parviz A A，Sanaz R F，et al.The effect of different molar ratios of ZnO on characterization and photocatalytic activity of TiO₂/ZnO nanocomposite［J］.Journal of Saudi Chemical Society，2016，20（4）：373⁃378．
8	Liu I T，Hon M H，Teoh L G.The preparation characterization and photocatalytic activity of radical⁃shaped CeO₂/ZnO microstructures［J］.Ceramics International，2014，40（3）：4019–4024.
9	李丽华，胡震，张金生，等. 纳米CeO₂的微波制备与表征［J］.辽宁石油化工大学学报，2006，26（1）：12⁃15.
	Li L H， Hu Z， Zhang J S，et al.Microwave synthesis and characterztion of nanometer cerium dioxide［J］.Journal of Liaoning University of Petroleum ＆ Chemical Technology，2006，26（1）：12⁃15.
10	杨志广，李运林，李艺嘉，等. 纳米氧化锌光催化剂的制备及性能研究［J］.化工新型材料， 2016，44（5）：194⁃195.
	Yang Z G， Li Y L， Li Y J，et al.Research on preparation and performance of nano⁃zinc oxide photocatalyst［J］.New Chemical Materials，2016，44（5）：194⁃195.
11	冉璟. 屏蔽紫外线纳米ZnO/TiO₂复合粉体的制备及性能研究［D］.成都：四川大学， 2005.
12	杨永岗，陈成猛，温月芳，等.氧化石墨烯及其与聚合物的复合［J］. 新型炭材料， 2008（3）：5⁃12.
	Yang Y G， Chen C M， Wen Y F，et al. Oxidize graphene and graphene based polymer composites［J］.New Carbon Materials，2008（3）：5⁃12.
13	吴限，徐维泽，张宇佳，等. ZnO/CeO₂复合纳米材料的Rietveld全谱拟合物相表征［J］. 石油化工高等学校学报，2017，30（1）：17⁃20.
	Wu X， Xu W Z， Zhang Y J， et al.Rietveld refinement phase characterization of ZnO/CeO₂ nanocomposites［J］.Journal of Petrochemical Universities，2017，30（1）：17⁃20.
14	宫晓杰，李丽华，邵海，等. 微波⁃凝胶法合成NdCoO₃纳米粒子［J］. 辽宁石油化工大学学报，2005，25（2）：29⁃31.
	Gong X J， Li L H， Shao H，et al.Synthesis of NdCoO₃ nanopartical by microwave⁃gel method［J］.Journal of Liaoning University of Petroleum ＆ Chemical Technology，2005，25（2）：29⁃31.

[1]	王嘉曼, 熊靖, 师金鸽, 韦岳长, 霍开玲. TiO₂催化剂催化CO₂还原的研究进展[J]. 石油化工高等学校学报, 2024, 37(4): 1-11.
[2]	杨文科, 卢连雪, 李鹏, 张健, 胡绍争. 光催化材料石墨相氮化碳的合成、改性及应用[J]. 石油化工高等学校学报, 2024, 37(1): 43-51.
[3]	黎泓麟, 闫玉玲, 李丽华. Nano⁃GO⁃ZnO/CeO₂在水性聚氨酯涂料中的性能研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2024, 37(1): 66-73.
[4]	宁尧, 刘满, 刘素燕. 多孔碳BVO/Zn@ZPC的制备及其光降解性能[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(6): 36-47.
[5]	陈基鹏, 杨阳佳子, 李鹏, 张健, 胡绍争. 石墨相氮化碳的制备、改性及应用[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(5): 45-51.
[6]	刘嘉敏, 越婷婷, 常迎, 郭少红, 贾晶春, 贾美林. CO₂RR稀土基催化剂的研究进展[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(4): 1-12.
[7]	杨昕毓, 孙舒, 石岩, 冯旭, 韩蛟, 张财顺, 张磊, 高志贤. 水热时间对CuO/CeO₂催化甲醇水蒸气重整制氢的影响[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(2): 63-69.
[8]	张若男, 何仕婕, 王晓蓉, 王芳芳, 陈常东. BaTiO₃⁃TiO₂复合体的软化学制备及其性能研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(4): 46-51.
[9]	赵东启, 顾贵洲, 李政. 水滑石类光催化剂在污水处理中的应用[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(3): 36-42.
[10]	程喆, 陈鹏华, 满小, 常迎, 贾晶春, 贾美林. CeO₂复合碳基催化剂的氧还原性能影响因素的探究[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(2): 29-36.
[11]	刘纪法, 陈雪冰, 王芳芳, 张静, 陈常东. 六方相/单斜相WO₃“异相结”的可控合成及光催化性能[J]. 石油化工高等学校学报, 2021, 34(6): 22-26.
[12]	齐永娟, 宫晓杰, 张丹, 吴限, 李丽华. 单模聚焦微波法制备MIL⁃53(Fe)及其光催化性能研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2021, 34(5): 24-29.
[13]	周月娥, 陈雪冰, 张静. 内建电场调控光生电荷分离效率的研究进展[J]. 石油化工高等学校学报, 2021, 34(3): 1-6.
[14]	崔美玉，李飞. 可见光催化的烯烃胺化反应的研究进展[J]. 石油化工高等学校学报, 2021, 34(3): 31-37.
[15]	李鹏, 吕振波, 于芳. 可见光催化环丁醇的C-C断裂胺化反应的研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2020, 33(4): 1-5.

GO改性的铈基纳米复合光催化剂性能对比研究

Preparation of GO⁃Modified Cerium⁃Based Nano⁃Composite Photocatalyst and a Comparative Study on Photocatalytic Properties

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