通过水热法合成了高效的rGO-BiVO
4-ZnO光催化剂,并通过XRD、FE-SEM、HR-TEM、XPS、光致发光、FT-拉曼,FT-IR和漫反射光谱进行了表征。rGO-BiVO
4-ZnO的窄峰显示出良好的结晶性,GO在11.30°和42.43°处的强衍射峰与GO的层状结构相对应。rGO-BiVO
4-ZnO的平均晶体尺寸为35 nm。TEM图像显示rGO板上存在ZnO纳米棒和BiVO
4的原始结构。rGO-BiVO
4-ZnO的带隙能量为2.35 eV。相对于合成的ZnO,rGO-BiVO
4-ZnO在524.6 nm处的PL发射减少,表明通过将BiVO
4加载到ZnO上,光子诱导的电子-空穴对的重组减少。三元纳米复合材料rGO-BiVO
4-ZnO表现出最高的光分解活性,在可见光照射下,60分钟内环丙沙星的分解效率达到98.4%。光生空穴在环丙沙星(CIP)的光催化分解中起主要作用。rGO-BiVO
4-ZnO具有低成本、稳定且可回收用于环丙沙星有效分解的优点。在GC-MS分析的基础上,提出了哌嗪环氧化的CIP分解途径以及分解机理。光分解效率主要归因于电荷转移和通过掺杂rGO产生的出色的电子空穴分离。
Figure 1. rGO-BiVO
4-ZnO纳米复合材料的合成
Figure 2. ZnO(a-b)、BiVO
4(c-d)、rGO-BiVO
4-ZnO(e-f)的FE-SEM图像和rGO-BiVO
4-ZnO(g-h)的TEM图像
Figure 3. 制备的BiVO
4、ZnO和rGO-BiVO
4-ZnO的漫反射光谱
Figure 4. 环丙沙星溶液在不同条件下的光降解:(a)不同催化剂;(b)不同剂量的rGO-BiVO
4-ZnO;(c)不同浓度的环丙沙星;(d)存在rGO-BiVO
4,在可见光照射下,进行光催化降解环丙沙星的循环
Figure 5. 环丙沙星=40 µM的光降解性:(a)在不同pH条件下,环丙沙星溶液的光降解;(b)在不同清除剂下,环丙沙星溶液的光降解
Figure 6. 计划的rGO-BiVO
4-ZnO纳米复合材料光催化降解环丙沙星的机理。
相关研究成果于2019年由Kalasalingam Academy of Research and Education的A. Raja课题组,发表在Separation and Purification Technology(https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.115996)上。原文:Visible active reduced graphene oxide-BiVO
4-ZnO ternary photocatalyst for efficient removal of ciprofloxacin。