Fe(Ш)-taPc/ZnO NWs/SiO<sub>2</sub>三元复合光催化剂的制备和性能*

材料研究学报

2013, Vol. 27

Issue (5): 526-531

研究论文

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Fe(Ш)-taPc/ZnO NWs/SiO₂三元复合光催化剂的制备和性能*

李雪飞张瑞丰

(宁波大学材料科学与化学工程学院宁波 315211)

Preparation and Photocatalytic Degradation Properties #br#of a Fe(III)-taPc/ZnO NWs/SiO₂Ternary Composite Photo-catalyst

LI Xuefei ZHANG Ruifeng^**

(Faculty of Material Science and Chemical Engineering, Ningbo University, Ningbo 315211)

引用本文:

李雪飞, 张瑞丰. Fe(Ш)-taPc/ZnO NWs/SiO₂三元复合光催化剂的制备和性能*[J]. 材料研究学报, 2013, 27(5): 526-531.
LI Xuefei, ZHANG Ruifeng. Preparation and Photocatalytic Degradation Properties #br#of a Fe(III)-taPc/ZnO NWs/SiO₂Ternary Composite Photo-catalyst[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2013, 27(5): 526-531.

全文: PDF(1910 KB)

摘要: 采用晶种原位形成与水热合成法, 在SiO₂大孔材料中原位生长出氧化锌纳米线(ZnO NWs)。纳米线是由六方纤锌矿型氧化锌晶体构成, 在孔道内呈现无规纳米线团形貌, 且分散良好、结构稳定, 其直径为15-20 nm。ZnO NWs/SiO₂复合能有效负载四羧基酞菁铁(Fe(Ш)-taPc), 最高负载量(质量分数)为11.5%。进一步制备出Fe(Ш)-taPc/ZnO NWs/SiO₂三元复合光催化剂, 通过扫描电镜(SEM)、粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、Raman光谱(Raman)对其进行表征, 并以有机染料罗丹明B为目标降解物考察了其可见光光催化降解性能。结果表明, 在可见光照射下三元催化剂能快速催化降解罗丹明B, 降解反应遵守一级动力学方程。Fe(Ш)-taPc负载量(质量分数)为3.5%的三元复合光催化剂显示出最高的活性, 在60 min内使罗丹明B的降解率达到98.6%, ZnO NWs的存在使Fe(Ш)-taPc的光催化活性平均提高77%。6次循环使用后三元复合催化剂的活性没有明显下降, 表明催化剂性能稳定, 可重复使用多次。

关键词 ：无机非金属材料, 大孔二氧化硅, 氧化锌纳米线, 四羧基酞菁铁, 可见光光催化

Abstract：ZnO nanowires were prepared by crystal seed formation in situ and hydrothermal synthetic process in large-sized macroporous SiO₂ materials. The nanowires are formed by wurtzite ZnO crystal with a diameter of about 15—20 nm, which display a randomly-coiled morphology, good dispersion as well as stable structure. ZnO NWs/SiO₂ complex can effectively load Fe (Ш)-taPc to offer ternary composite photo-catalyst Fe(Ш)-taPc/ZnO NWs/SiO₂ with a maximum loading rate(mass fraction) of 11.5%. The photo-catalyst Fe(Ш)-taPc/ZnO NWs/SiO₂ was characterized by means of SEM, XRD, UV-Vis diffuse reflectance spectrometry and Raman spectrometry. The photocatalytic activity of the photocatalysts was also determined by using Rhodamine B as the objective substance. The catalyst exhibited good activity for the degradation of Rhodamine B under visible light, and the reaction followed first-order kinetic equation. The catalyst containing 3.5% of Fe(Ш)-taPc showed highest activity, and can degrade 98.6% of Rhodamine B within 60 min. The presence of ZnO NWs promoted the photocatalytic activity by an average of 77%. The activity decreased very slightly after six circular utilizations, showing that the catalyst was stable and reusable.

Key words： inorganic non-metallic materials macroporous SiO₂ ZnO NWs Fe(Ш)-taPc visble-light photocatalysis

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TB321

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