グラフェン/ Ag3PO4量子ドット複合材料の簡単なワンステップソノケミカル合成と光触媒特性

要約

この研究では、新しいグラフェン/ Ag ₃ PO ₄ 量子ドット（rGO / Ag ₃ PO ₄ QD）コンポジットは、簡単なワンステップ光超音波支援還元法によって初めて合成に成功しました。複合材料はさまざまな手法で分析されました。得られた結果によると、Ag ₃ PO ₄ サイズが1〜4 nmのQDをrGOナノシート上に均一に分散させて、rGO / Ag ₃を形成しました。 PO ₄ QDコンポジット。 rGO / Ag ₃の光触媒活性 PO ₄ QD複合材料は、メチレンブルー（MB）の分解によって評価されました。一方、光触媒活性に及ぼす界面活性剤の投与量とrGOの量の影響も調べた。 rGO / Ag ₃ PO ₄ QD（W _rGO ：W _{コンポジット} =2.3％）複合材料は、5分以内にMBの97.5％を劣化させ、より優れた光触媒活性と安定性を示しました。改善された光触媒活性と安定性は、主にAg ₃間の相乗効果に関連していました。 PO ₄ 比表面積の高いQDとrGOにより、両方の材料で光生成された電子と正孔が効率的に界面移動します。さらに、rGO / Ag ₃の形成と光触媒メカニズムの可能性 PO ₄ QDが提案されました。得られたrGO / Ag ₃ PO ₄ QD光触媒は、下水処理と水分解に大きな可能性を秘めています。

背景

最近、有機汚染物質の除去や水素製造への応用の可能性から、高効率の光触媒の合成が研究者の注目を集めています[1,2,3]。光励起された電子の高い活性化と効率的な分離のため（e ^- ）と穴（h ⁺ ）[4]、Ag ₃ PO ₄ 半導体光触媒は、光触媒分野の研究者から大きな注目を集めました。残念ながら、Ag ₃の光触媒性能に影響を与えるいくつかの要因があります PO ₄ 不規則な形態、溶解性の低さ、不安定性、高コストなど、その広範な用途を妨げていた[5]。したがって、Ag ₃の光活性と光安定性を高める必要があります。 PO ₄ 。

以前の研究では、光生成されたe ^- を効率的に分離することで、光触媒性能を大幅に改善できることが証明されています。 -h ⁺ ペア[6,7,8]。方程式τによると = r ² /π² D 、ここでτ 光生成されたキャリアの平均拡散時間を表します r は粒子半径を表し、 D キャリア拡散係数[9]を指し、粒子サイズを小さくすると、電荷キャリアの再結合を効率的に抑制できるため、光触媒の光触媒活性が向上する可能性があります。この観点から、量子ドット（QD）の存在が光触媒活性を高める可能性があると推測できます[10、11]。界面活性剤の被覆はQD表面と汚染物質の相互接触を妨げる可能性があるため、QDが独立して高効率の光触媒として適用されることはめったに報告されていません。この欠陥を補うために、QDは通常、表面積の大きいキャリアにロードされ、安定剤がない場合の凝集を減らし、QDに強化された光触媒活性を与えます。

ヘテロ構造での電子の分離と移動が優れているため、Ag ₃のサポーターとしてrGOが選択されました。 PO ₄ QD。 rGOは、優れた電子的、機械的、および熱的特性[12]、高い比表面積、および高いキャリア移動度[13,14,15,16]を備えた2次元（2D）炭素構造を持っています。これらの特性により、rGOは優れた基板になります。 Ag ₃の場合 PO ₄ e ⁻ を効果的に促進できるため、光触媒 -h ⁺ ペアの分離とヘテロ接合間の電荷移動を促進して、光触媒活性と安定性を向上させます。さらに、rGOは化学的酸化および還元手順によって生成される可能性があります[17]。酸化グラフェン（GO）をrGOに変換する方法には、化学蒸着（CVD）還元[18、19]、化学還元[20]、および熱水還元[21、22]があります。ただし、上記の方法には、複雑な手順や二次汚染など、いくつかの固有の欠点があります。したがって、rGOを作成するための環境に優しい方法を開発する必要があります。最近、写真支援[23、24]および超音波支援[25]削減方法の新しいグリーンウェイが報告されました。

rGOを生成するためのGOの光還元は、穏やかで環境に優しい方法です。さらに、光化学的および光熱的還元メカニズムは、プロセスの中で個別にまたは同時に起こる可能性があります[26、27、28]。さらに、GOからrGOへの自己光還元は、溶液中の正孔スカベンジャーの存在を高めることができます[24]。超音波は、材料合成と廃水処理に広く使用されています[29、30]。超音波照射は、圧力が約20 MPa、温度が約5000 K、高い冷却速度が約10 ¹⁰ の局所的なホットスポットを提供できます。 Ks ^{− 1} 、音響キャビテーションによって生成されます[31]。超音波照射により、音響キャビテーションによって液体にさまざまな物理的および化学的効果を生み出すことができ、これらの極端な条件下で独自の化学反応環境を提供することができます[31、32]。しかし、私たちの知る限りでは、 rGO / Ag ₃の合成 PO ₄ 光超音波支援還元法を使用したQDコンポジットはまだ報告されていません。

ここでは、rGO / Ag ₃の設計と開発について報告します。 PO ₄ Ag ₃が高効率の光触媒性能を備えたQD複合材料 PO ₄ サイズが1〜4 nmのQDは、簡単なワンステップの光超音波支援還元法により、rGOナノシートに初めて均一にロードされました。複合材料はさまざまな手法で分析されました。得られた複合材料の光触媒活性と安定性は、可視光照射下でのメチルオレンジ（MO）、ローダミンB（RhB）、およびメチレンブルー（MB）の分解によって評価されました。一方、界面活性剤の投与量と光触媒性能に対するrGOの量についても議論されました。 rGO / Ag ₃の可能な光触媒メカニズム PO ₄ QDは、フリーラジカルトラップ実験に基づいて分析されました。この論文は、複数の金属酸化物量子ドットと効率的な機能性材料を製造するための簡単で環境に優しい方法を提供し、環境浄化の分野で幅広い用途を提供します。

実験セクション

rGO / Ag ₃の合成 PO ₄ QD

GOは、Hummers法[33]に基づいて天然黒鉛から調製されました。通常の合成プロセスでは、20mgのGOを50mLの水に加え、30分間超音波処理して均一な懸濁液を形成し、次に2.2ミリモルのオレイン酸ナトリウムを上記の溶液に加えて60分間超音波処理しました。その後、10 mL AgNO ₃ 水溶液（0.6 mol / L）を加え、得られた溶液を4時間撹拌してイオン交換を完了し、次に10 mL Na ₂ HPO ₄ 超音波照射下で水溶液（0.2 mol / L）を一滴ずつ加えた。 60分後、沈殿物を5分間遠心分離（5000 rpm）し、ヘキシルアルコールと無水エタノールで数回洗浄してGO / Ag ₃を取得しました。 PO ₄ QDコンポジット。以降、0.3gのGO / Ag ₃ PO ₄ QDを100mLの無水エタノールに溶解し、混合物を可視光照射（CEL-S500、300 W Xeランプ、420 nmカットオフフィルター）および超音波照射に60分間さらしました。超音波照射は、反応系に配置された高強度超音波プローブ（Xinzhi Co.、China、JY92-2D、直径10 mm、Tiホーン、20 kHz）を使用して実行されました。沈殿物を5分間遠心分離（5000 rpm）した後、60°Cで12時間乾燥させて、rGO / Ag ₃を取得しました。 PO ₄ QDコンポジット。 Ag ₃ PO ₄ QDは、GOを使用せずに同じ条件で作成されました。最適なrGO負荷量を調査するために、rGOとrGO / Ag ₃の理論上の重量比を持つ一連のサンプル PO ₄ QDコンポジット（W _rGO ：W _{コンポジット} =1.5、2.0、2.3、2.5、3.0 wt％）が得られました。対応するrGO / Ag ₃ PO ₄ QDコンポジットは、R-1.5、R-2、R-2.3、R-2.5、およびR-3としてマークされました。

材料の特性評価

Ag ₃ PO ₄ QDとrGO / Ag ₃ PO ₄ QD複合材料は、X線回折（XRD、Cu-Ka、 k ）によって分析されました。 =1.5418Å）10°〜80°の2θ範囲、FT-IR分光法、TEM（JEOL JEM-2010）、ラマンスペクトルシステム（Horiba JY-T64000、フランス）、XPS（PHI Quantera SXM）分光計、およびUV- vis分光光度計（U-3010、日立、日本）。フォトルミネッセンススペクトルは、FL（F-4500、日立、日本）分光光度計によって取得されました。

光触媒活性測定

複合材料の光触媒特性を測定するために、準備したサンプル10mgを10ppmMBの100mLに追加しました。混合物を暗所で30分間磁気的に攪拌して、吸収と脱着の平衡を確保しました。フィルタ（λ ≥420nm）をビーカーに置き、300 Wのキセノン光源（CEL-S500、中国）を照射しました。最初は、6分まで1分ごとにサンプルが収集され、その後2分ごとにサンプルが取り出されました。収集した溶液の吸光度特性を分析するために、UV-vis分光光度計を使用しました。光触媒は、UV-vis測定の前に遠心分離（12,000 rpm、3分）によって除去されました。

活性種の検出

トラッピング実験は、光触媒分解実験と同様の方法で実施されました。（濃度は約1 mM）イソプロパノール（IPA、OH・スカベンジャー）、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（EDTA、ホールスカベンジャー）、p-ベンゾキノン（BQ、O ₂）を含む3つの異なるスカベンジャー・⁻ スカベンジャー）をそれぞれ使用して、光分解プロセスで生成された主な活性種を調査しました。

結果と考察

材料の特性評価

図1は、GO、rGO、Ag ₃のXRDパターンを示しています。 PO ₄ QD、およびR-2.3。 GOおよびrGOのXRD結果は、それぞれ2θ=10.7°および25°に特徴的な反射ピークを示しました（0.83、0.36 nmのd間隔に対応）（図1a、b）[34]。 Ag ₃のすべてのXRDピーク PO ₄ （JCPDS No.06-0505）の体心立方相にインデックスを付けることができます（図1d）。 R-2.3は、純粋なAg ₃で同様のXRDパターンを示しました。 PO ₄ QD、およびより広い回折ピークは、Ag ₃のサイズが小さいことに起因していました。 PO ₄ シェラーの式[35]に従って約3.7nmと計算されたQD。 GOとrGOに割り当てられた回折ピークは複合材料では観察できませんでした（図1c）。これは複合材料のrGO量が少ないためです[36]。 Ag ₃の形成に対するGOの影響を調査する PO ₄ QD、純粋なAg ₃のXRDパターン PO ₄ QDが測定されました。純粋なAg ₃の回折ピーク PO ₄ QDは、キュービックAg ₃にインデックス付けできます。 PO ₄ 。純粋なAg ₃の平均サイズ PO ₄ QDは、シェラーの式を使用して約5.1 nmと計算されました。これは、rGO / Ag ₃のQDよりも大きかったです。 PO ₄ コンポジット。上記の結果は、GOシートがAg ₃の形成に影響を与える可能性があることを示しています。 PO ₄ QD。

図2は、R-2.3コンポジットのTEM画像を示しています。 Ag ₃ PO ₄ 直径2.81±1.2nmの比較的狭いサイズ分布のQDがrGOシート上に均一に分散しました。格子間隔は0.212および0.190nmであり、これはAg ₃の（220）および（310）結晶面のd間隔に対応します。 PO ₄ 、それぞれ。超音波の影響を調べるために、超音波処理の代わりに従来の攪拌を行いました。結果は、追加ファイル1：図S1に示されています。 Ag ₃ PO ₄ 従来の攪拌法で形成されたrGO上の粒子は均一な構造を示さず、Ag ₃のサイズ PO ₄ 超音波処理で形成されたものより大きくなりました。上記の結果は、超音波処理がAg ₃のサイズの分散と制御に非常に効果的であることを示しています。 PO ₄ rGOレイヤー上の粒子[37]。

GOからrGOへの超音波支援光還元の成功は、図3に示すようにGOおよびR-2.3複合材料のXPSスペクトルによってさらに確認できます。131.7、284.2、367.2、および530.2eVにあるピークはそれぞれP2p、C1s、Ag3d、およびO1sの特徴的なピーク（図3a）。 366.8および372.8eVの強いピークは、Ag ⁺ に起因します。 Ag ₃の PO ₄ [38]（図3b）。 R-2.3のO1sXPSスペクトルは、Ag ₃からのO1sに起因する2つのピークに分割できます。 PO ₄ （529.5 eV）およびrGO（531.3 eV）からのO1 [7、39]。 rGO（531.3 eV）からのO1のピークは、GO（531.8 eV）のピークと比較して低い結合エネルギーにシフトしました。これは、rGOとAg ₃の間に化学的相互作用が存在したことを意味します。 PO ₄ C =O結合によるQD。 GOのC1sスペクトルは、284.8、286.7、および287.7 eVの3つの異なるピークに分割され、それぞれC-C / C =C、C-O、およびC =Oに割り当てられました[40、41]（図3c）。超音波照射を利用した可視光で還元した後（図3d）、酸素含有基、特にC-O、C =Oは著しく低下したピーク強度を示し、GOからrGOへの還元が成功裏に進んだことを示しています。

図4aは、GO、rGO、Ag ₃のFTIRスペクトルを示しています。 PO ₄ QD、およびR-2.3。特徴的なピークは1725.6、1056.5、および1615.4 cm ^{− 1} GOの場合、それぞれカルボキシルC =O、アルコキシC-O、およびC =Cの伸縮振動に起因していました[40、42]。 3000〜3600 cm ^{− 1} の広いピーク O-H伸縮振動によるものである[43]。 Ag ₃ PO ₄ QDとR-2.3複合材料は、552.1と970.2 cm ^{− 1} に同様のFT-IRピークを示しました。、PO ₄からのP-Oの振動に割り当てられました ^3- [44]。これは、Ag ₃ PO ₄ QDはrGOシートに結合されました。光超音波を利用したrGOへの還元後、特徴的なピーク（1725.6、1056.5 cm ^{− 1} ））GOと比較して低い波数にシフトしました。これはXPS分析の結果と一致しており、rGOとAg ₃の間に電荷相互作用が存在することを示しています。 PO ₄ 準備されたままの複合材料で。

図4bは、GO、rGO、Ag ₃のラマンスペクトルを示しています。 PO ₄ QD、およびR-2.3。 GOのラマンスペクトルは、1347 cm ^{− 1} にDバンドの2つの特徴的なピークを示しました。および1586cmのGバンド^{− 1} 。 I の値 _D / 私 _G R-2.3とGOではそれぞれ約1.039と0.9056でした。複合材料がGOと比較して比較的高い強度のDバンドを示したことは明らかであり、GOシートが部分的にrGOに還元されていることが確認されました[37]。 Ag ₃のラマンスペクトル PO ₄ QDとR-2.3は、410、566、および714 cm ^{− 1} に3つの異なるピークを示しました。、およびこれらのピークはP-O-P結合に認定されました。 907 cm ^{− 1} の強いピークリン酸鎖の末端酸素結合振動の動きから生じた[23]。

rGO / Ag ₃の準備メカニズム PO ₄ QD

rGO / Ag ₃の合成経路 PO ₄ QDコンポジットが提案され、図5に概略的に示されています。合成反応の詳細は次のとおりです。

$$ {\ mathrm {Ag}} ^ {+} + \ mathrm {oleate} \ \ mathrm {ions} \ to \ mathrm {Ag} \ hbox {-} \ mathrm {oleate} $$$$ \ mathrm {Ag } \ hbox {-} \ mathrm {oleate} + \ mathrm {GO} \ to \ mathrm {GO} \ hbox {-} \ mathrm {Ag} \ hbox {-} \ mathrm {oleate} $$（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 { QD} \ 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）$$ \ mathrm {GO} \ hbox {-} {\ mathrm {Ag}} _ 3 {\ mathrm {PO}} _ 4 \ mathrm {QDs} + \ cdotp \ mathrm {H} \ to \ mathrm {rGO} \ hbox {-} {\ mathrm {Ag}} _ 3 {\ mathrm {PO}} _ 4 \ mathrm {QDs} $$

全合成ルートは、4つの連続した段階に分類できます。まず、Ag ⁺ オレイン酸イオンは静電的に相互作用してAg-オレイン酸錯体を形成し、Ag ⁺ を加水分解します。このプロセスにより、イオンを効果的に防ぐことができます。 Ag-オレイン酸錯体は過剰のオレイン酸イオンと相互作用し、水に分散するためにその親水性を改善しました。 GOの表面の酸素基は親水性を提供しました。 Ag-オレイン酸水溶液にGOシートを添加すると、Ag-オレイン酸錯体はこれらの酸素含有官能基に優先的に吸着します（式（1））。次に、Ag ⁺ 間の反応およびPO ₄ ^3- Ag ₃の形成に進みました PO ₄ GOサーフェス上のQD（式（2））。第三に、GO-Ag ₃ PO ₄ QDは溶液中で超音波処理され、Ag ₃からの超音波刺激された電子正孔対が PO ₄ GO-Ag ₃の場合のQD PO ₄ QDはエタノール溶液中の可視光で照射されました。同時に、・HとH ₂ O ₂ 超音波照射によって生成されました。最終的に、GOは・HによってrGOに還元され、Ag ₃の伝導帯（CB）から光生成された電子を受け入れました。 PO ₄ 。その結果、rGO / Ag ₃ PO ₄ QDコンポジットは、光超音波支援還元によって得られました。

光触媒の光学特性

Ag ₃のUV-vis吸収スペクトル PO ₄ QDとrGO / Ag ₃ PO ₄ rGOの質量比が異なるQDを図6aに示しました。純粋なAg ₃の吸光度波長 PO ₄ QDは530nmより短かった。逆に、rGO / Ag ₃ PO ₄ QD複合材料の構造は、波長の延長（> 530 nm）を示し、その強度は、rGO含有量の増加に伴って増加し、2.3％に達し、その後減少しました。これは、rGO / Ag ₃に炭素が存在することに起因する可能性があります。 PO ₄ QDは光の反射を減らします[45]。 Kubelka–Munk関数[46]によれば、図6bおよび追加ファイル1：図S2に示すように、光触媒のバンドギャップを取得できます。 R-2.3のバンドギャップは1.62eVと計算され、純粋なAg ₃よりも低かった。 PO ₄ QD（2.23 eV）。比較的狭いバンドギャップエネルギーは、rGOとAg ₃の間で相互作用するさまざまなタイプの分散の後、総効果の合計が単一効果よりも優れているという相乗効果に起因する可能性があります。 PO ₄ QD [47]は、光触媒の太陽光スペクトル利用効率の向上につながります[36]。

光触媒活性と安定性

光触媒活性に対する実験プロセスへの影響要因を理解するために、追加ファイル1：図S3に示すように、さまざまな質量の界面活性剤の影響を調査しました。他の条件が一定のままであるときにサンプルを準備した。その結果、追加ファイル1：図S3に示すように、界面活性剤の質量が増えると光触媒活性が増加しましたが、0.5 gを超えると減少しました。これは、Ag _{3 PO ₄ rGO表面でのQDサイズ分布[35]。これは、光触媒活性の低下につながります。純粋なAg ₃と比較 PO ₄ QD、MBの濃度はrGO / Ag ₃で急速に減少しました PO ₄ QDコンポジット（図7a）。この結果は、光触媒反応が活性部位の存在に関連していることを示しています[48、49]。 rGOの含有量が2.3％の場合、最高の光触媒活性が現れ、5分間でMBを97.46％低下させる可能性があります。これは、可視光照射下でrGOナノシートからの電荷の移動を効果的に利用したrGO-半導体ヘテロ接合に起因する可能性があります[23]。同じ条件下で、rGOの含有量を3％に増やすと、rGOの過剰な負荷により、Ag ₃での色素と光子の吸収が減少する可能性があるという結果が証明されました。 PO ₄ [23]。重要なのは、rGO / Ag ₃ PO ₄ QD複合材料は、純粋なAg ₃よりも優れた光触媒性能を示しました。 PO ₄ QDおよびrGOベースのAg ₃ PO ₄ コンポジット[23、50]。光励起された電子（e ⁻
）Ag ₃のCBから転送できます PO ₄ rGOへのQD、および複合材料のrGOは、e ^-
を抑制するための電子移動の高速道路として機能する可能性があります。 -h ⁺
著しく改善された光変換効率を説明する再結合[51]。さらに、rGOの表面面積が大きいため、界面電荷移動が促進される可能性があります[52、53]。さらに、追加ファイル1：図S4に示すように、さまざまな有機色素に対するR-2.3複合材料の光触媒分解効率を調査しました。}

R-2.3複合材料の安定性をテストするために、MB用の複合材料のサイクリング実験を実行しました（図7c）。結果は、R-2.3複合材料が5サイクル後に高い光触媒安定性を示し、その分解効率を最大90％に維持し、良好な光触媒安定性を示していることを明らかにしました。そして、これは効率的な写真生成e ^- の恩恵を受ける可能性があります -h ⁺ 分離。さらに、5サイクル使用したR-2.3のXRDパターンを図7dに示しますが、Agに関する明らかなピークは観察されません。これは、rGOがAg _{3 <への電子移動を促進したためと考えられます。 / sub> PO ₄ QDとAg ₃の光腐食の減少 PO ₄ QD [23]。}

強化された光触媒性能のメカニズム

前述の実験結果は、Ag ₃の光触媒性能が PO ₄ Ag ₃を組み合わせることで強化されました PO ₄ 光生成されたe ^- の高速転送と分離に起因するrGOシートを使用 -h ⁺ コンポジットのペア[23]。 e ^- を調査するために、フォトルミネッセンス（PL）スペクトルを実行しました。 -h ⁺ 半導体におけるペアの移動、移動、および再結合プロセス[54、55]。図8aは、サンプルのPLスペクトルを示しています。 rGO / Ag3PO4 QDのPLスペクトルは、光生成されたe ^- の再結合率が低いことを示しました。 -h ⁺ Ag ₃と比較したペア PO ₄ QD、より多くの光生成されたe ^- およびh ⁺ 還元および酸化反応に参加することができます。これは、光生成されたe ^- の再結合の低下につながる可能性があります -h ⁺ Ag ₃のペア PO ₄ コンポジットで。したがって、rGO / Ag ₃ PO ₄ QDコンポジットはAg ₃よりも優れた光触媒活性を示しました PO ₄ QD。

rGO / Ag ₃を介した光触媒プロセスの主な活性種をさらに確認する PO ₄ QD、MBは汚染物質として使用されました。結果を図8bに示します。ここで、（ヒドロキシルラジカルスカベンジャーとしての）イソプロパノールの添加後[56]、rGO / Ag ₃の触媒活性 PO ₄ QDは明らかに影響を受けませんでした。 EDTA（ホールキャプチャーとして）[57]を追加すると、MBの光触媒分解が大幅に抑制されました。ただし、p-ベンゾキノン（BQ、O ₂ ・⁻ スカベンジャー）が追加され、rGO / Ag ₃が非アクティブ化されました PO ₄ QDは無視できませんでした。上記の結果は、穴とO ₂ ・⁻ ラジカルは、光触媒プロセスの主な活性種でした。

rGO / Ag ₃による有機色素の光触媒分解のメカニズム PO ₄ QDを図9に示します。可視光に曝されると、Ag ₃ PO ₄ QDは光励起され、電子は価電子帯から伝導帯に励起されました。その後、電場の影響で電子がrGOに移動し、rGOの表面に電子が再移動して光触媒反応に関与します。 rGOはe ⁻ を効率的に分離できます -h ⁺ したがって、ペアは電子の移動を利用し[23]、rGO / Ag ₃の光触媒活性を促進しました。 PO ₄ QDコンポジット。

結論

新しいrGO / Ag ₃ PO ₄ QDコンポジットは、簡単な光超音波支援還元法によって調製されました。得られたrGO / Ag ₃ PO ₄ QD複合材料は、可視光下で、純粋なAg ₃よりも優れた光触媒活性を示しました。 PO ₄ QDのみ。これは効率的なe ^- によるものでした -h ⁺ これらのヘテロ接合におけるペア分離と高速電子移動。 rGOシートはe ^- の分離を効果的に促進しましたおよびh ⁺ ヘテロ構造光触媒における電子の高速移動。フリーラジカルトラップ実験は、h ⁺ 染料の光触媒分解に重要な役割を果たしました。 It was clear that ultrasonic-assisted method was a facile and economical way to prepare visible-light-responsive and high efficient Ag₃ PO₄ QDs-based composites.

略語

2D：: 二次元
BQ:: p-benzoquinone
CB:: Conduction band
CVD:: Chemical vapor deposition
EDTA:: Disodium ethylenediaminetetraacetate
GO:: Graphene oxide
IPA:: Isopropanol
MB:: Methylene blue
MO:: Methyl orange
QDs:: Quantum dots
R-1.5, R-2, R-2.3, R-2.5, and R-3:: Content of rGO in composites 1.5, 2.0, 2.3, 2.5, and 3.0 wt%
rGO:: Graphene
RhB:: Rhodamine B
W_composite ：: Weight of composites
W_rGO ：: Weight of grapheme