이 연구에서 새로운 그래핀/Ag3 PO4 양자점(rGO/Ag3 PO4 QD) 합성물은 처음으로 손쉬운 1단계 광초음파 보조 환원 방법을 통해 성공적으로 합성되었습니다. 복합 재료는 다양한 기술로 분석되었습니다. 얻어진 결과에 따르면 Ag3 PO4 1~4nm 크기의 QD가 rGO 나노시트에 균일하게 분산되어 rGO/Ag3를 형성했습니다. PO4 QD 합성물. rGO/Ag3의 광촉매 활성 PO4 QD 복합재는 메틸렌 블루(MB)의 분해로 평가되었습니다. 한편, 광촉매 활성에 대한 계면활성제 투여량 및 rGO 양의 영향도 조사하였다. rGO/Ag3 PO4 QD(WrGO :W합성 =2.3%) 복합재는 5분 이내에 97.5%의 MB를 분해하여 더 나은 광촉매 활성과 안정성을 나타냈습니다. 개선된 광촉매 활성 및 안정성은 주로 Ag3 간의 시너지 효과와 관련이 있습니다. PO4 비표면적이 높은 QD 및 rGO는 두 재료에서 광 생성된 전자와 정공의 효율적인 계면 전달을 발생시켰습니다. 또한, rGO/Ag3의 가능한 형성 및 광촉매 메커니즘 PO4 QD가 제안되었습니다. 얻어진 rGO/Ag3 PO4 QD 광촉매는 하수 처리 및 물 분해에 큰 잠재력을 가질 것입니다.
<섹션 데이터-제목="배경">최근 고효율 광촉매 합성이 유기 오염 물질 제거 및 수소 생산에 대한 잠재적인 응용 가능성 때문에 연구자들의 관심을 끌고 있습니다[1,2,3]. 광여기된 전자(e - )의 높은 활성화 및 효율적인 분리로 인해 ) 및 구멍(h + ) [4], Ag3 PO4 반도체 광촉매는 광촉매 분야의 연구자들의 많은 관심을 받았습니다. 불행히도 Ag3의 광촉매 성능에 영향을 미치는 몇 가지 요인이 있습니다. PO4 , 불규칙한 형태, 낮은 용해도, 불안정성, 높은 비용 등과 같은 광범위한 적용을 방해했습니다[5]. 따라서 Ag3의 광활성 및 광안정성을 향상시킬 필요가 있습니다. PO4 .
이전 연구에서는 광생성 e − 를 효율적으로 분리함으로써 광촉매 성능을 크게 향상시킬 수 있음이 입증되었습니다. -h + 쌍 [6,7,8]. 방정식 τ에 따르면 =r 2 /π 2 디 , 여기서 τ 광 생성 캐리어의 평균 확산 시간을 나타냅니다. r 입자 반경을 나타내며 D 는 캐리어 확산 계수[9]를 의미하며 감소된 입자 크기는 전하 캐리어 재결합을 효율적으로 억제하여 광촉매의 광촉매 활성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 관점에서 양자점(QD)의 존재는 광촉매 활성을 향상시킬 수 있다고 추론할 수 있다[10, 11]. 계면활성제 커버리지는 QD 표면과 오염 물질 간의 상호 접촉을 방해할 수 있기 때문에 QD가 단독으로 고효율 광촉매로 적용되는 경우는 거의 보고되지 않습니다. 이 결함을 보완하기 위해 QD는 일반적으로 안정화제가 없을 때 응집을 감소시키기 위해 표면적이 큰 캐리어에 로드되어 QD에 향상된 광촉매 활성을 부여합니다.
이종 구조에서 더 나은 전자 분리 및 전달로 인해 rGO가 Ag3의 지지체로 선택되었습니다. PO4 양자점. rGO는 뛰어난 전자, 기계적 및 열적 특성[12], 높은 비표면적 및 높은 캐리어 이동도[13,14,15,16]를 갖는 2차원(2D) 탄소 구조를 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 우수한 기판이 됩니다. Ag3용 PO4 광촉매는 e − 를 효과적으로 촉진할 수 있기 때문에 -h + 쌍 분리 및 이종 접합 사이의 전하 이동을 촉진하여 광촉매 활성 및 안정성을 향상시킵니다. 또한, rGO는 화학적 산화 및 환원 절차에 의해 생성될 수 있습니다[17]. 산화 그래핀(GO)을 rGO로 만드는 방법에는 화학 기상 증착(CVD) 환원[18, 19], 화학적 환원[20], 열수 환원[21, 22]이 있습니다. 그러나 위의 방법들은 복잡한 절차와 2차 오염과 같은 몇 가지 본질적인 단점이 있습니다. 따라서 rGO를 생산하는 친환경적인 방법을 개발할 필요가 있습니다. 최근에는 사진 보조[23, 24] 및 초음파 보조[25] 감소 방법의 새로운 녹색 방법이 보고되었습니다.
rGO를 생산하기 위한 GO의 광환원은 온화하고 친환경적인 방법입니다. 게다가 광화학 및 광열 환원 메커니즘은 프로세스에서 개별적으로 또는 동시에 발생할 수 있습니다[26,27,28]. 또한, GO에서 rGO로의 자가 광환원은 용액에서 정공 제거제의 존재를 향상시킬 수 있습니다[24]. 초음파는 재료 합성 및 폐수 처리에 널리 사용되었습니다[29, 30]. 초음파 조사는 약 20MPa의 압력, 약 5000K의 온도 및 약 10 10 높은 냉각 속도를 가진 국부적인 핫스팟을 제공할 수 있습니다. 크 − 1 , 이는 음향 캐비테이션에 의해 생성됩니다[31]. 초음파 조사시 음향 캐비테이션에 의해 액체에서 다양한 물리적 및 화학적 효과가 발생할 수 있으며 이러한 극한 조건에서 독특한 화학 반응 환경이 제공 될 수 있습니다 [31, 32]. 그러나 우리가 아는 한, rGO/Ag3 합성 PO4 광초음파 환원법을 이용한 양자점 복합재료는 아직 보고된 바가 없다.
여기에서는 rGO/Ag3의 설계 및 개발을 보고합니다. PO4 Ag3 PO4 1~4nm 크기의 양자점은 처음으로 손쉬운 1단계 광초음파 보조 환원 방법을 통해 rGO 나노시트에 균일하게 로드되었습니다. 복합 재료는 다양한 기술로 분석되었습니다. 얻어진 복합체의 광촉매 활성 및 안정성은 가시광선 조사 하에서 메틸 오렌지(MO), 로다민 B(RhB) 및 메틸렌 블루(MB)의 분해에 의해 평가되었다. 한편, 광촉매 성능에 대한 계면활성제의 투여량과 rGO의 양에 대해서도 논의하였다. rGO/Ag3의 가능한 광촉매 메커니즘 PO4 QD는 자유 라디칼 트래핑 실험을 기반으로 분석되었습니다. 이 논문은 환경 정화 분야에서 더 광범위하게 적용되는 다중 금속 산화물 양자점 및 효율적인 기능성 물질의 제조를 위한 손쉬운 친환경 방법을 제공할 것입니다.
GO는 Hummers 방법을 기반으로 천연 흑연으로 제조되었습니다[33]. 일반적인 합성 과정에서 20mg의 GO를 50mL의 물에 첨가하고 30분 동안 초음파 처리하여 균일한 현탁액을 형성한 다음, 2.2mmol의 올레산 나트륨을 상기 용액에 첨가하고 60분 동안 초음파 처리하였다. 그 후, 10mL AgNO3 수용액(0.6mol/L)을 첨가하고, 얻어진 용액을 4시간 동안 교반하여 이온 교환을 완료한 다음, 10mL Na2 HPO4 수용액(0.2mol/L)을 초음파 조사 하에 용액에 한 방울씩 첨가하였다. 60분 후, 침전물을 5분 동안 원심분리(5000rpm)하고 헥실 알코올과 무수 에탄올로 여러 번 세척하여 GO/Ag3를 얻었습니다. PO4 QD 합성물. 이후 0.3g의 GO/Ag3 PO4 QD를 100mL 무수 에탄올에 용해하고 혼합물을 가시광선 조사(CEL-S500, 300W Xe 램프, 420nm 차단 필터) 및 초음파 조사에 60분 동안 노출했습니다. 초음파 조사는 반응 시스템에 배치된 고강도 초음파 프로브(Xinzhi Co., 중국, JY92-2D, 10mm 직경, Ti-horn, 20kHz)로 수행되었습니다. 침전물을 5분 동안 원심분리(5000rpm)한 다음 60°C에서 12시간 동안 건조하여 rGO/Ag3를 얻었습니다. PO4 QD 합성물. Ag3 PO4 QD는 GO 없이 동일한 조건에서 준비되었습니다. 최적의 rGO 로딩량을 조사하기 위해 rGO 대 rGO/Ag3의 이론적 중량비를 가진 일련의 샘플 PO4 QD 합성물(WrGO :W합성 =1.5, 2.0, 2.3, 2.5 및 3.0wt%)를 얻었다. 해당 rGO/Ag3 PO4 QD 합성물은 R-1.5, R-2, R-2.3, R-2.5 및 R-3으로 표시되었습니다.
Ag3 PO4 QD 및 rGO/Ag3 PO4 QD 합성물은 X선 회절(XRD, Cu-Ka, k =1.5418 Å) 2θ 범위에서 10° ~ 80°, FT-IR 분광기, TEM(JEOL JEM-2010), 라만 스펙트럼 시스템(Horiba JY-T64000, 프랑스), XPS(PHI Quantera SXM) 분광기 및 UV- vis 분광광도계(U-3010, Hitachi, Japan). 광발광 스펙트럼은 FL(F-4500, Hitachi, Japan) 분광광도계로 얻었다.
복합재의 광촉매 특성을 측정하기 위해 준비된 샘플 10mg을 10ppm MB 100mL에 첨가했습니다. 흡수-탈착 평형을 보장하기 위해 혼합물을 암실에서 30분 동안 자기 교반했습니다. 필터(λ ≥ 420nm)를 비커에 놓고 300W 크세논 광원(CEL-S500, 중국)을 조사하였다. 처음에는 6분까지 1분마다 샘플을 채취하다가 2분마다 샘플을 꺼냈습니다. 수집된 용액의 흡광도 특성을 분석하기 위해 UV-vis 분광광도계를 사용하였다. UV-vis 측정 전에 원심분리(12,000rpm, 3분)로 광촉매를 제거했습니다.
트래핑 실험은 광촉매 분해 실험과 유사한 방식으로 수행되었다. 세 가지 다른 제거제(농도는 약 1mM임) 이소프로판올(IPA, OH· 제거제), 에틸렌디아민테트라아세트산이나트륨(EDTA, 구멍 제거제) 및 p-벤조퀴논(BQ, O2 · − scavenger)을 각각 사용하여 광분해 과정에서 생성되는 주요 활성 종을 조사했습니다.
그림 1은 GO, rGO, Ag3의 XRD 패턴을 나타냅니다. PO4 QD 및 R-2.3. GO 및 rGO의 XRD 결과는 각각 2θ =10.7° 및 25°에서 특징적인 반사 피크를 나타냈습니다(0.83, 0.36nm의 d-간격에 해당)(그림 1a, b)[34]. Ag3의 모든 XRD 피크 PO4 (JCPDS No.06-0505) (그림 1d)의 체심 입방 상으로 인덱싱 될 수 있습니다. R-2.3은 순수한 Ag3와 유사한 XRD 패턴을 나타냈습니다. PO4 QD 및 더 넓은 회절 피크는 Ag3의 작은 크기에 기인합니다. PO4 Scherrer 방정식[35]에 따라 약 3.7nm로 계산된 QD. GO와 rGO에 할당된 회절 피크는 합성물에서 관찰될 수 없었으며(그림 1c), 합성물에서 rGO 양이 적기 때문입니다[36]. Ag3 형성에 대한 GO의 영향을 조사하기 위해 PO4 QD, 순수 Ag3의 XRD 패턴 PO4 QD를 측정했습니다. 순수한 Ag3의 회절 피크 PO4 QD는 입방 Ag3으로 인덱싱될 수 있습니다. PO4 . 순수한 Ag3의 평균 크기 PO4 QD는 rGO/Ag3보다 큰 Scherrer 방정식으로 약 5.1nm로 계산되었습니다. PO4 합성물. 위의 결과는 GO 시트가 Ag3의 형성에 영향을 미칠 수 있음을 나타냅니다. PO4 QD.
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a의 XRD 패턴 GO, b rGO, c R-2.3 및 d Ag3 PO4 양자점
그림 2는 R-2.3 합성물의 TEM 이미지를 보여줍니다. Ag3 PO4 직경이 2.81 ± 1.2nm인 비교적 좁은 크기 분포의 QD가 rGO 시트에 균일하게 분산되었습니다. 격자 간격은 0.212 및 0.190nm였으며, 이는 Ag3의 결정학적 평면의 (220) 및 (310) d-간격에 해당합니다. PO4 , 각각. 초음파의 효과를 조사하기 위해 초음파 처리 대신 기존의 교반을 수행했습니다. 결과는 추가 파일 1:그림 S1에 나와 있습니다. Ag3 PO4 기존의 교반 방법으로 형성된 rGO 상의 입자는 균일한 구조를 나타내지 않았고 Ag3의 크기가 PO4 초음파 처리에 의해 형성된 것보다 더 커졌습니다. 이상의 결과는 초음파 처리가 Ag3의 분산 및 크기 조절에 매우 효과적임을 나타냅니다. PO4 rGO 레이어의 입자 [37].
<그림>
R-2.3의 TEM 이미지(a , ㄷ ), R-2.3의 HRTEM 이미지(b ) 및 입자 크기 분포(d )
GO에서 rGO로의 성공적인 초음파 보조 광환원은 그림 3과 같이 GO 및 R-2.3 합성물의 XPS 스펙트럼에 의해 추가로 확인할 수 있습니다. 131.7, 284.2, 367.2 및 530.2eV에 위치한 피크는 각각 P2p, C1s, Ag3d 및 O1s의 특성 피크(그림 3a). 366.8 및 372.8 eV의 강한 피크는 Ag + 에 기인합니다. Ag3의 PO4 [38] (그림 3b). R-2.3의 O1s XPS 스펙트럼은 두 개의 피크로 나눌 수 있으며, 이는 Ag3의 O1s에 기인합니다. PO4 (529.5 eV) 및 rGO의 O1(531.3 eV) [7, 39]. rGO(531.3eV)의 O1 피크는 GO(531.8eV)의 피크에 비해 더 낮은 결합 에너지로 이동하여 rGO와 Ag3 사이에 화학적 상호작용이 있음을 암시합니다. PO4 C=O 결합에 의한 양자점. GO의 C1s 스펙트럼은 284.8, 286.7, 287.7eV에서 3개의 서로 다른 피크로 나뉘었고 각각 C-C/C=C, C-O, C=O에 할당되었습니다[40, 41](그림 3c). 초음파 조사를 보조한 가시광선에 의해 환원된 후(그림 3d), 산소 함유 그룹, 특히 C-O, C=O는 피크 강도가 현저히 감소하여 GO에서 rGO로의 환원이 성공적으로 진행되었음을 나타냅니다.
<그림>
a의 XPS 조사 스펙트럼, b Ag3d, c O1 및 d GO 및 R-2.3의 C1
그림 4a는 GO, rGO, Ag3의 FTIR 스펙트럼을 보여줍니다. PO4 QD 및 R-2.3. 특징적인 피크는 1725.6, 1056.5, 1615.4cm − 1 입니다. GO에서 는 각각 카르복실 C=O, 알콕시 C-O 및 C=C의 신축 진동에 기인합니다[40, 42]. 3000~3600cm의 넓은 피크 − 1 이것은 O-H 신축 진동에 기인한다[43]. Ag3 PO4 QD 및 R-2.3 합성물은 552.1 및 970.2cm − 1 에서 유사한 FT-IR 피크를 보였습니다. , PO4에서 P-O의 진동에 할당되었습니다. 3− [44]. 이것은 Ag3 PO4 QD는 rGO 시트에 결합되었습니다. rGO로의 광 초음파 보조 환원 후 특성 피크(1725.6, 1056.5cm − 1 에서 ) GO에 비해 더 낮은 파수로 이동했으며, 이는 XPS 분석 결과와 일치하여 rGO와 Ag3 사이에 전하 상호작용이 있음을 나타냅니다. PO4 준비된 합성물에서.
<그림>
FT-IR 스펙트럼(a ) 및 라만 스펙트럼(b )의 GO, rGO, Ag3 PO4 QD 및 R-2.3
그림 4b는 GO, rGO, Ag3의 라만 스펙트럼을 보여줍니다. PO4 QD 및 R-2.3. GO의 라만 스펙트럼은 1347cm − 1 에서 D 밴드의 두 가지 특징적인 피크를 보여줍니다. 및 1586cm의 G 밴드 − 1 . 나의 가치 D /나 G R-2.3 및 GO에서 각각 약 1.039 및 0.9056이었습니다. 복합재가 GO에 비해 상대적으로 높은 D 밴드 강도를 보임이 분명하여 GO 시트가 부분적으로 rGO로 환원되었음을 확인하였다[37]. Ag3의 라만 스펙트럼 PO4 QD 및 R-2.3은 410, 566 및 714cm − 1 에서 3개의 뚜렷한 피크를 나타냈습니다. , 그리고 이러한 피크는 P-O-P 채권에 인증되었습니다. 907cm의 강한 피크 − 1 인산염 사슬에서 말단 산소 결합 진동의 운동에서 제기되었습니다[23].
rGO/Ag3의 합성 경로 PO4 QD 합성물이 제안되었고 그림 5에 개략적으로 설명되어 있습니다. 합성 반응은 다음과 같이 자세히 설명되었습니다.
$$ {\mathrm{Ag}}^{+}+\mathrm{oleate}\ \mathrm{ions}\to \mathrm{Ag}\hbox{-} \mathrm{oleate} $$$$ \mathrm{Ag }\hbox{-} \mathrm{oleate}+\mathrm{GO}\to \mathrm{GO}\hbox{-} \mathrm{Ag}\hbox{-} \mathrm{oleate} $$ (1) $ $ \mathrm{GO}\hbox{-} \mathrm{Ag}\hbox{-} \mathrm{oleate}+{{\mathrm{PO}}_4}^{3\hbox{-}}\to \mathrm {GO}\hbox{-} {\mathrm{Ag}}_3{\mathrm{PO}}_4\mathrm{QDs} $$ (2) $$ \mathrm{GO}\hbox{-} {\mathrm{ Ag}}_3{\mathrm{PO}}_4+\mathrm{h}\upsilon \to \mathrm{GO}\hbox{-} {\mathrm{Ag}}_3{\mathrm{PO}}_4\mathrm{ 양자점}\left({\mathrm{e}}^{\hbox{-} }+{\mathrm{h}}^{+}\right) $$ (3) $$ {\mathrm{H}}_2 \mathrm{O}\to \cdotp \mathrm{OH}+\cdotp \mathrm{H} $$$$ \cdotp \mathrm{OH}+\cdotp \mathrm{OH}\to {\mathrm{H}} _2{\mathrm{O}}_2 $$$$ \mathrm{GO}\hbox{-} {\mathrm{Ag}}_3{\mathrm{PO}}_4\mathrm{QDs}+{\mathrm{e }}^{\hbox{-}}\to \mathrm{rGO}\hbox{-} {\mathrm{Ag}}_3{\mathrm{PO}}_4\mathrm{QDs} $$ (4) $$ \mathrm{GO}\hbox{-} {\mathrm{Ag}}_3{\mathrm{PO}}_4\mathrm{QDs}+\cdotp \mathrm{H}\to \mathrm{rGO}\hbox{- } {\mathrm{A g}}_3{\mathrm{PO}}_4\mathrm{QDs} $$
rGO/Ag3 합성 예시 PO4 광 초음파 보조 방법을 통한 QD 합성물
전체 합성 경로는 4개의 연속적인 단계로 나눌 수 있습니다. 첫째, Ag + 및 올레산 이온은 정전기적으로 상호작용하여 Ag-올레이트 착물을 형성, Ag + 의 가수분해 이온은 이 과정에 의해 효과적으로 방지될 수 있었습니다. Ag-올리에이트 착물은 과량의 올레산 이온과 상호작용하여 물에 분산되도록 친수성을 개선합니다. GO 표면의 산소 그룹은 친수성을 제공했습니다. GO 시트가 Agoleate 수용액에 추가되면 Ag-oleate 착물은 이러한 산소 함유 작용기를 우선적으로 흡착합니다(식 (1)). 둘째, Ag + 간의 반응 및 PO4 3− Ag3 형성을 진행했습니다. PO4 GO 표면의 QD(식 (2)). 셋째, GO-Ag3일 때 PO4 QD는 Ag3의 초음파 자극 전자-정공 쌍인 용액에서 초음파 처리되었습니다. PO4 GO-Ag3일 때 QD PO4 양자점은 에탄올 용액에서 가시광선으로 조사되었다. 동시에 ·H와 H2 O2 초음파 조사에 의해 생성되었다. 궁극적으로 GO는 ·H에 의해 rGO로 환원되고 Ag3의 전도대(CB)에서 광 생성 전자를 받아들였습니다. PO4 . 결과적으로 rGO/Ag3 PO4 QD 합성물은 광초음파 환원법으로 얻었다.
Ag3의 UV-vis 흡수 스펙트럼 PO4 QD 및 rGO/Ag3 PO4 rGO의 질량비가 다른 QD가 그림 6a에 나와 있습니다. 순수한 Ag3의 흡광도 파장 PO4 QD는 530nm보다 짧았습니다. 반대로, rGO/Ag3 PO4 QD 복합 재료 구조는 확장된 파장(> 530 nm)을 보여주었으며 강도는 rGO 함량이 증가함에 따라 증가하기 전에 2.3%에 도달하고 이후에 감소했습니다. 이것은 rGO/Ag3에 탄소가 존재하기 때문일 수 있습니다. PO4 QD는 빛의 반사를 줄입니다[45]. Kubelka-Munk 함수[46]에 따르면 그림 6b와 추가 파일 1:그림 S2와 같이 광촉매의 밴드 갭을 얻을 수 있습니다. R-2.3의 밴드 갭은 순수한 Ag3보다 낮은 1.62eV로 계산되었습니다. PO4 QD(2.23eV). 상대적으로 좁은 밴드 갭 에너지는 rGO와 Ag3 사이에 상호 작용하는 여러 유형의 분산 후 전체 효과의 합이 단일 효과보다 우수하다는 상승 효과에 기인할 수 있습니다. PO4 QD[47], 이는 광촉매[36]의 태양 스펙트럼 활용 효율을 향상시킵니다.
<그림>
아 Ag3의 UV-vis DRS 스펙트럼 PO4 QD, R-1.5, R-2, R-2.3, R-2.5, R-3 합성물 및 b (αhν) 2 의 플롯 대 예
광촉매 활성에 대한 실험 과정의 영향 요인을 이해하기 위해 추가 파일 1:그림 S3과 같이 다양한 질량의 계면활성제의 영향을 조사했습니다. 다른 조건이 일정할 때 샘플을 준비했습니다. 결과는 추가 파일 1:그림 S3에서 볼 수 있듯이 계면활성제의 질량이 증가함에 따라 광촉매 활성이 증가했지만 0.5g 이상에서는 감소함을 보여주었습니다. 이는 Ag33 PO4 rGO 표면의 QD 크기 분포[35]. 이는 광촉매 활성의 감소로 이어진다. 순수 Ag3와 비교 PO4 QDs, MB의 농도는 rGO/Ag3에 대해 급격히 감소했습니다. PO4 QD 합성물(그림 7a). 이 결과는 광촉매 반응이 활성 부위의 존재와 관련이 있음을 나타냅니다[48, 49]. rGO의 함량이 2.3%일 때 가장 높은 광촉매 활성이 나타났고 5분 동안 MB를 97.46% 분해할 수 있었습니다. 이것은 가시광선 조사 하에서 rGO 나노시트로부터 전하 이동을 효과적으로 이용했던 rGO-반도체 이종접합에 기인할 수 있다[23]. 동일한 조건에서 rGO의 함량을 3%로 증가시켰을 때 결과는 rGO의 과도한 로딩이 Ag3에 대한 염료 및 광자 흡수를 감소시킬 수 있다는 사실을 입증했습니다. PO4 [23]. 중요한 것은 rGO/Ag3 PO4 QD 합성물은 순수한 Ag보다 우수한 광촉매 성능을 나타냄3 PO4 QD 및 rGO 기반 Ag3 PO4 합성물 [23, 50]. 광탈출된 전자(e − ) Ag3의 CB에서 전송할 수 있습니다. PO4 rGO로의 QD 및 복합재의 rGO는 e - 를 억제하기 위한 전자 전달의 고속도로 역할을 할 수 있습니다. -h + 현저하게 향상된 광변환 효율을 설명하는 재조합 [51]. 게다가, rGO의 더 큰 표면적 때문에 계면 전하 이동이 촉진될 수 있다[52, 53]. 또한 추가 파일 1:그림 S4와 같이 다양한 유기 염료에 대한 R-2.3 합성물의 광촉매 분해 효율을 조사했습니다.
<그림>
아 Ag3에 의한 MB의 광촉매 분해 PO4 QD, R-1.5, R-2, R-2.3, R-2.5 및 R-3 합성물, b MB의 광촉매 분해에 대한 샘플의 해당 속도 상수(k), c MB의 분해를 위한 R-2.3의 재활용 실험 및 d 재활용 실험 전후의 XRD 패턴
R-2.3 복합재의 안정성을 테스트하기 위해 MB에 대한 복합재의 순환 실험을 수행했습니다(그림 7c). 결과는 R-2.3 복합 재료가 5주기 후에 더 높은 광촉매 안정성을 보여주었고 분해 효율을 최대 90%까지 유지하여 우수한 광촉매 안정성을 나타냄을 보여주었습니다. 그리고 이것은 효율적인 사진 생성 e − 의 이점을 얻을 수 있습니다. -h + 분리. 또한, 5주기 동안 사용된 R-2.3의 XRD 패턴이 그림 7d에 나와 있으며, Ag에 대한 명백한 피크가 관찰되지 않는 것은 rGO가 Ag로의 전자 이동을 촉진할 수 있기 때문일 수 있습니다. /서브> PO4 QD 및 Ag3의 광부식 감소 PO4 양자점 [23].
앞서 언급한 실험 결과는 Ag3의 광촉매 성능이 PO4 Ag3를 결합하여 향상되었습니다. PO4 광생성 e − 의 빠른 전사 및 분리에 기인한 rGO 시트 사용 -h + 합성물의 쌍 [23]. e - 를 조사하기 위해 광발광(PL) 스펙트럼을 수행했습니다. -h + 반도체에서 쌍 이동, 이동 및 재결합 프로세스 [54, 55]. 그림 8a는 샘플의 PL 스펙트럼을 보여줍니다. rGO/Ag3PO4 QD의 PL 스펙트럼은 광생성된 e - 의 더 낮은 재조합 비율을 보여주었습니다. -h + Ag3에 비해 쌍 PO4 QD, 더 많은 광생성 e − 및 h + 환원 및 산화 반응에 참여할 수 있습니다. 이것은 광생성 e − 의 재조합 감소로 이어질 수 있습니다. -h + Ag3 쌍 PO4 합성에서. 따라서 rGO/Ag3 PO4 QD 복합재는 Ag3보다 우수한 광촉매 활성을 나타냄 PO4 QD.
<사진>
아 Ag3의 광발광 스펙트럼 PO4 QD, R-1.5, R-2, R-2.3, R-2.5, R-3 및 b MB의 광촉매 분해에 대한 다양한 소광제의 효과
rGO/Ag3에 대한 광촉매 과정의 주요 활성 종을 추가로 확인하기 위해 PO4 QD, MB를 오염물질로 사용하였다. 결과는 그림 8b에 나와 있습니다. 여기서, 이소프로판올(히드록실 라디칼 제거제로서) [56]을 첨가한 후, rGO/Ag3의 촉매 활성은 PO4 QD는 분명히 영향을 받지 않았습니다. EDTA(정공 포획)[57]를 첨가했을 때 MB의 광촉매 분해가 크게 억제되었습니다. 그러나 p-benzoquinone(BQ, O2 · − scavenger)가 추가되고 rGO/Ag3의 비활성화 PO4 QD는 무시할 수 없었습니다. 위의 결과는 구멍과 O2 · − 라디칼은 광촉매 과정의 주요 활성 종이었습니다.
rGO/Ag3에 의한 유기 염료의 광촉매 분해 메커니즘 PO4 QD는 그림 9에 나와 있습니다. 가시광선 노출 시 Ag3 PO4 QD는 광여기되었고 전자는 가전자대에서 전도대로 여기되었습니다. 그 후 전자는 전기장의 영향으로 인해 rGO로 이동할 수 있으며 전자는 rGO 표면으로 다시 이동하여 광촉매 반응에 참여합니다. rGO는 e − 를 효율적으로 분리할 수 있습니다. -h + 따라서 전자의 이동을 이용하고 [23] rGO/Ag3의 광촉매 활성을 촉진했습니다. PO4 QD 합성물.
<그림>
rGO/Ag3 표면에서 유기 염료의 광촉매 분해 메커니즘 PO4 QD 합성물
새로운 rGO/Ag3 PO4 QD 합성물은 손쉬운 광-초음파 보조 환원 방법을 통해 준비되었습니다. 얻어진 rGO/Ag3 PO4 QD 복합재는 가시광선에서 더 나은 광촉매 활성을 나타내고 순수 Ag3보다 더 높음 PO4 혼자 QD. 이는 효율적인 e − 덕분이었습니다. -h + 이러한 이종 접합에서 쌍 분리 및 빠른 전자 전달. rGO 시트는 e - 의 분리를 효과적으로 촉진했습니다. 및 h + 헤테로구조 광촉매에서 전자의 빠른 이동. 자유 라디칼 포집 실험에서 h + 염료의 광촉매 분해에 중요한 역할을 한다. 초음파를 이용한 방법은 가시광선에 반응하는 고효율 Ag3를 제조하는 손쉬운 경제적 방법임이 분명했습니다 PO4 QD 기반 합성물.
2차원
p-벤조퀴논
전도대
화학 기상 증착
에틸렌디아민테트라아세트산이나트륨
산화 그래핀
이소프로판올
메틸렌 블루
메틸 오렌지
양자점
복합 재료의 rGO 함량 1.5, 2.0, 2.3, 2.5, 3.0wt%
그래핀
로다민 B
합성물의 무게
자소의 무게
나노물질
초록 Ag3 PO4 /tetrapod-like ZnO 위스커(T-ZnOw) 헤테로구조는 간단한 침전 방법을 통해 준비되었습니다. 얻어진 이종구조체는 X선 회절, 주사전자현미경, 투과전자현미경, 고해상도 투과전자현미경, X선 광전자분광법, UV-Vis 확산반사분광법으로 특징지어졌다. Ag3의 광분해 활성 PO4 /T-ZnOw는 가시광선 조사 하에서 로다민 B(RhB)의 분해에 의해 평가되었다. Ag의 몰비가3일 때 PO4 T-ZnOw는 10%(Ag3 PO4 /T-ZnOw-2), 이종 구조 중에서 가장 높은 분해 효율(92.9%)을
초록 제어 가능한 형태와 다양한 구성 요소를 가진 폴리옥소메탈레이트 기반 나노물질(PNM)을 탐색하고 준비하는 것은 어려운 일입니다. 여기에서 3d -4f 금속은 이소폴리옥소메탈레이트 및 앤더슨형 폴리옥소메탈레이트, CeCdW12에 도입됩니다. 나노플라워와 EuCrMo6 microflaky는 각각 제작되었습니다. PNM의 희귀 형태에 대한 영향 요인을 식별하기 위해 일련의 제어 실험이 수행됩니다. 또한 396nm에서 여기되면 EuCrMo6의 방출 스펙트럼 5개의 눈에 띄는 f − f 표시 Eu3+ 5에 할당된 674, 685, 6
