Ag3PO4 / T-ZnOwヘテロ構造の製造と光触媒活性

要約

Ag ₃ PO ₄ /テトラポッドのようなZnOウィスカー（T-ZnOw）ヘテロ構造は、単純な沈殿法によって調製されました。得られたヘテロ構造は、X線回折、走査型電子顕微鏡法、透過型電子顕微鏡法、高分解能透過型電子顕微鏡法、X線光電子分光法、およびUV-Vis拡散反射分光法によって特徴づけられました。 Ag ₃の光分解活性 PO ₄ / T-ZnOwは、可視光照射下でのローダミンB（RhB）の分解によって評価されました。 Ag ₃のモル比が PO ₄ T-ZnOwに対しては10％（Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw-2）、ヘテロ構造の中で最高の分解効率（92.9％）を達成することができました。 Ag ₃の光分解速度定数 PO ₄ / T-ZnOw-2（0.05179 min ^-1 ）はT-ZnOwの3.59倍でした（0.01444 min ^-1 ）。その上、Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw-2光触媒は、4回の連続サイクル後も77.8％の分解効率を示しました。 Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw-2触媒は、純粋なT-ZnOwよりもはるかに高い光触媒活性を持ち、純粋なAg ₃よりも優れた安定性と再利用性を備えていました。 PO ₄ 。分解効率に対するさまざまなスカベンジャーの影響を調査し、Ag ₃の可能な光触媒メカニズムを調査しました。 PO ₄ / T-ZnOw光触媒も提案されました。

はじめに

繊維産業からの染料廃水汚染は、非生分解性と潜在的な発がん性のために、ここ数十年で主要な環境問題となっています。現在、研究者たちは廃水中の汚染物質を処理するためのさまざまな技術を調査してきました。半導体光触媒技術は、汚染された水を浄化するための効果的な方法と見なされてきました[1,2,3,4,5,6]。環境に優しい光触媒材料である酸化亜鉛（ZnO）は、その低コスト、高い可制御性、および熱的および化学的安定性の特徴により、広く研究されてきました[7、8、9、10、11]。残念ながら、ZnOのワイドバンドギャップ（3.37 eV）は、可視光での大規模な実用化を制限します[12]。さらに、光生成された電子正孔対の低い分離速度はまた、ＺｎＯの光触媒性能を制限する。 ZnO光触媒の修飾の場合、効果的な戦略は、吸収帯を紫外線から可視光の範囲にシフトし、太陽光照射からより多くのエネルギーを吸収できるようにし、太陽光の利用を促進することです[13]。 ZnOを狭バンドギャップ半導体と結合することは、太陽照射からより多くのエネルギーを吸収し、光触媒活性を高めるための効果的な方法である可能性があることが一般的に知られています。さらに、適切に一致したエネルギーギャップを持つヘテロ構造の形成は、光触媒の電荷キャリアの分離を強化することもできます。たとえば、AgBr / ZnO [14]、ZnO / BiOI [15]、ZnO / AgI [16]、Ag ₃ VO ₄ / ZnO [17]、Ag ₂ CO ₃ / ZnO [18]、Ag ₂ O / ZnO [19]、およびBiVO ₄ / ZnO [20]が報告されています。

最近、オルトリン酸銀（Ag ₃ PO ₄ ）は、バンドギャップが狭く（約2.4 eV）[21]、可視光下での水溶液中の有機汚染物質の高い光分解効率を示したため、有望なカップリング材料として大きな注目を集めています[22,23,24,25]。ただし、Ag ₃ PO ₄ Ag ⁰ に還元できます可視光照射下での光生成電子の光腐食による光触媒プロセス中、構造安定性と再利用性を低下させ、水処理の長期適用を大幅に制限する可能性があります[23、26、27、28]。その上、光触媒システムで大量の高価な銀含有材料を使用すると、運用コストが大幅に増加しました。以前に報告されたように、Ag ₃の安定性 PO ₄ 一致した電子構造の支持材料上に複合材料を調製することで強化でき、複合材料は同時に優れた光触媒性能を示しました[27、29、30、31]。

この作業では、Ag ₃をデポジットしました PO ₄ 室温での容易なその場堆積法によるT-ZnOw表面上の粒子。 Ag ₃で PO ₄ / T-ZnOw複合材料であるT-ZnOwは、独自の形状と構造、低密度の固有欠陥、および大きな比表面積を備えた基板として機能します[32、33、34、35]。 Ag ₃の光触媒活性 PO ₄ / T-ZnOw複合材料は、可視光の照射下でRhBを分解することによって調査され、安定性も決定されました。さらに、考えられる光触媒メカニズムについても詳細に説明しました。

メソッド

資料

T-ZnOwは、Chengdu Crystrealm Co. Ltd.（Chengdu、China）から入手しました。硝酸銀（AgNO ₃ 、> 99.8％）はTianjin Fengchuan Chemical Reagent Co. Ltd.（Tianjin、China）から購入しました。リン酸二ナトリウム二塩基性十二水和物（Na ₂ HPO ₄ ・12H ₂ O、99.0％）およびベンゾキノン（BQ）は、Aladdin Reagents Company（上海、中国）から購入しました。 RhBは、Macklin Biochemical Company（上海、中国）から提供されました。イソプロピルアルコール（IPA）は、Tianjin Kemiou Chemical Co. Ltd.（Tianjin、China）から入手しました。エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩（EDTA-2Na）は、Tianjin Shentai Chemical Industry Co. Ltd.（Tianjin、China）から購入しました。絶対エタノールはSinopharmChemical Reagent Co. Ltd.（Shanghai、China）から入手しました。抵抗率18.2MΩcmの脱イオン水をすべてのケースでULUPURE浄水システム（中国、成都）から使用しました。

光触媒の準備

Ag ₃を調製するために、その場での沈殿法を採用した。 PO ₄ / T-ZnOw複合材料、およびAg ₃のモル比 PO ₄ T-ZnOwに対しては、それぞれ5％、10％、および15％でした。製品はAg ₃としてマークされました PO ₄ / T-ZnOw-1、Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw-2、およびAg ₃ PO ₄ それぞれ/ T-ZnOw-3。たとえば、Ag ₃の場合 PO ₄ / T-ZnOw-2サンプル、0.1gT-ZnOwおよび0.0440gNa ₂ HPO ₄ ・12H ₂ Oを超音波で100mLの脱イオン水に分散させた後、磁気攪拌しました。次に、0.0626 g AgNO ₃ 50 mLの脱イオン水に溶解したものを、磁気的に攪拌しながらインジェクションポンプに固定されたシリンジによって上記の懸濁液にゆっくりと加えました。続いて、反応系を３時間撹拌し続けた。 Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw沈殿物を遠心分離により回収し、脱イオン水と無水エタノールで十分に洗浄した後、60℃のオーブンで乾燥させました。比較のために、純粋なAg ₃ PO ₄ T-ZnOwの非存在下で同じプロセスに従って調製されました。

特性評価

X線回折（XRD）測定は、10°/分のスキャン速度で放射線としてCuK-αを使用してRigakuSmartLab回折計で実行されました。複合材料の形態は、走査型電子顕微鏡（SEM、JSM-7200F、JEOL、日本）によって研究された。 SEM装置に取り付けられたエネルギー分散型X線分光法（EDS）を使用して、生成物の化学組成を決定しました。透過型電子顕微鏡（TEM）および高分解能透過型電子顕微鏡（HRTEM）の画像は、JEM-2100F透過型電子顕微鏡で取得しました。 X線光電子分光法（XPS）の測定値は、Thermo ESCALAB 250XIで記録され、結合エネルギー（BE）は、284.6eVのC1sピークに対して較正されました。 UV-Vis拡散反射スペクトル（DRS）測定値は、UV-Vis-NIR分光光度計（Cary5000、Agilent Technologies、米国）を参照としてポリテトラフルオロエチレンを使用して取得しました。サンプルのフォトルミネッセンス（PL）発光スペクトルは、F-7000蛍光分光光度計（日立、日本）によって励起波長355nmで測定されました。

光触媒実験

光触媒実験は、可視光下でのRhBの光分解によってテストされました。実験は、システム温度を室温で一定に保つために、冷却水を備えた250mLのジャケット付きガラスビーカーで実施しました。 420nmのカットオフフィルターを備えた300Wのキセノンランプが可視光を提供しました。 40ミリグラムのAg ₃ PO ₄ / T-ZnOwコンポジットを100mLの10mg / LRhB溶液に加えました。キセノンランプをオンにする前に、懸濁液を暗所で30分間撹拌して、吸着-脱着平衡に到達させました。光源と懸濁液の表面との間の距離は15cmでした。 10分ごとに3mLの懸濁液を収集し、遠心分離して透明な液体を得た後、TU-1901 UV-Vis分光光度計（中国、蒲渓）で554nmで分析しました。光触媒分解効率は次の式で計算されました：

$$ \ eta =\ left（1-C / {C} _0 \ right）\ times 100 \％$$

ここで C ₀ RhBと C の初期濃度ですは、時間 t での照明後のRhBの濃度です。、反応時間によって異なります。

結果と考察

図1は、Ag ₃のXRDパターンを示しています。 PO ₄ Ag ₃のモル比が異なる/ T-ZnOw複合材料 PO ₄ 、T-ZnOwおよびAg ₃のものと一緒に PO ₄ 。パターンは、T-ZnOwが六方晶系ウルツ鉱相のZnOの標準パターン（JCPDS番号36-1451）（図1（a））と一致していることを示していますが、Ag ₃ PO ₄ 立方晶相の結晶でした（JCPDS番号06-0505）（図1（e））。 Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw複合材料（図1（b）–（d））は、両方のAg ₃の共存を示しました。 PO ₄ およびT-ZnOw。 Ag ₃のモル比で PO ₄ 増加すると、Ag ₃のピークの強度が増加します PO ₄ T-ZnOwのものが同時に減少したのに対し、著しく増強された。 Ag ₃のピーク PO ₄ / T-ZnOw複合材料は、明らかにT-ZnOwおよびAg ₃に関連していました。 PO ₄ 、および他の新しい結晶相は見つかりませんでした。これは、Ag ₃の負荷を示しています。 PO ₄ T-ZnOwの結晶相は変化していませんでした。これらの結果は、Ag ₃ PO ₄ 粒子はT-ZnOw表面、およびAg ₃にうまく堆積しました。 PO ₄ / T-ZnOwヘテロ構造が得られました。

図2は、T-ZnOw、Ag ₃のSEM画像を示しています。 PO ₄ 、およびAg ₃ PO ₄ / T-ZnOwヘテロ構造と、Ag ₃のTEM画像およびHRTEM画像 PO ₄ / T-ZnOw-2。かなり滑らかな表面を持つT-ZnOwは、共通のコアから成長し、周囲の空間に伸びる4本の脚を持っていました。この延長により、脚を相互に接続することにより、機械的強度を備えた良好なネットワークへの組み立てが容易になりました。純粋なAg ₃ PO ₄ 直径150〜500nmの不規則な球形を示した。 T-ZnOwのサイズはミクロンレベルでしたが、Ag ₃のサイズは PO ₄ ナノスケールレベルでした。図2c–eは、Ag ₃のSEM画像を示しています。 PO ₄ / T-ZnOwヘテロ構造。ナノサイズのAg ₃ PO ₄ 粒子は、T-ZnOwの3次元（3D）サポートフレームワーク上に堆積されました。 Ag ₃の量とサイズ PO ₄ 粒子はAg ₃のモル比とともに増加しました PO ₄ 増加しています。 Ag ₃のモル比が PO ₄ Ag ₃の平均直径は10％でした PO ₄ 粒子は約150nmでしたが、Ag ₃の量はさらに増加しました。 PO ₄ その結果、Ag ₃が集約されました。 PO ₄ T-ZnOwの表面の粒子（図2e）。図2fは、Ag ₃の接触インターフェースのTEM画像です。 PO ₄ / T-ZnOw-2。ナノサイズのAg ₃ PO ₄ T-ZnOwの表面に粒子が密着して付着していた。挿入図は、Ag ₃の赤い長方形領域のHRTEM画像を示しています。 PO ₄ / T-ZnOw-2であり、0.240 nmの格子間隔はAg ₃の（211）結晶面に対応します。 PO ₄ 。図2dの挿入図は、Ag ₃のSEM画像の長方形領域に対応するEDSスペクトルを示しています。 PO ₄ / T-ZnOw-2サンプル。サンプルは、Zn、Ag、O、およびPの4つの元素で構成されており、XPSの結果と一致していました。

XPS測定は、Ag ₃の元素組成と化学状態を調査するために実行されました。 PO ₄ / T-ZnOw-2サンプル。図3aは、調査XPSスペクトルを示し、Zn、Ag、O、およびPの存在を示しています。図3bは、Zn 2pの高分解能XPSスペクトルを示しており、1021.5および1044.6eVの2つの結合エネルギーピークを割り当てることができます。 Zn 2p _3/2 およびZn2p _1/2 それぞれT-ZnOwの[36]。 367.2および373.2eVにある2つのピークは、Ag 3d _5/2に起因する可能性があります。およびAg3d _3/2 Ag ⁺ の特徴であるAg3d軌道のXPSスペクトル（図3c） [11]。図3dのO1のXPSスペクトルからわかるように、529.9、531.2、および532.5 eVに3つのピークがありました。これは、T-ZnOw [33]、Ag _{3 PO ₄ [37]、およびAg ₃の表面に吸着された-OH基 PO ₄ それぞれ/ T-ZnOw-2。図3eの132.3eVを中心とする弱くて広いバンドは、Ag ₃からの特徴的なP2pに起因する可能性があります。 PO ₄ [38]。 XPSの結果は、Ag ₃ PO ₄ とT-ZnOwが配合されていました。}

Ag ₃の光吸収特性を研究するために、UV-Vis拡散反射スペクトル（DRS）を測定しました。 PO ₄ / T-ZnOwヘテロ構造と、T-ZnOwおよびAg ₃のヘテロ構造 PO ₄ （図4a）。 T-ZnOwとAg ₃の吸収端が観察できた。 PO ₄ それぞれ約400および510nmであると述べられました。 T-ZnOwと比較して、Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOwヘテロ構造は、Ag ₃のモル比で、可視光領域で増加する吸収強度を示しました。 PO ₄ 増加しています。 Ag ₃の広い吸収範囲と強化された吸光度 PO ₄ 可視光領域の/ T-ZnOwヘテロ構造は、Ag ₃のより狭いバンドギャップの導入による恩恵を受けました。 PO ₄ 。上記の結果は、Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOwヘテロ構造は、潜在的な可視光駆動光触媒でした。さらに、T-ZnOwとAg ₃のバンドギャップエネルギー PO ₄ Kubelka-Munk関数[39]によって評価されました。（ ahv のプロットによると）² 図4bに示すように、エネルギーに対するT-ZnOwとAg ₃のバンドギャップ値 PO ₄ それぞれ約3.16と2.42eVでした。

RhBの光分解を使用して、T-ZnOw、Ag ₃の光触媒活性を評価しました。 PO ₄ / T-ZnOw-1、Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw-2、Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw-3、Ag ₃ PO ₄ 、およびT-ZnOw（26.41 mg）とAg ₃の混合物 PO ₄ （13.59 mg）可視光下。図5aは、RhB分解に対するさまざまなサンプルの光触媒活性を示しています。 50分間の照射後、T-ZnOw、Ag ₃の分解効率 PO ₄ / T-ZnOw-1、Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw-2、Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw-3、Ag ₃ PO ₄ 、および混合物は、それぞれ52.5％、85.3％、92.9％、79.9％、96.9％、および62.9％でした。 T-ZnOwとAg ₃の物理的混合物 PO ₄ Ag ₃と同じ組成比率でした PO ₄ / T-ZnOw-2は、Ag ₃よりもRhBの分解効率が低いことを示しました。 PO ₄ / T-ZnOw-2、Ag ₃を意味します PO ₄ / T-ZnOwヘテロ構造が形成されました。 Ag ₃のモル比で PO ₄ 増加すると、RhBの分解効率が最初に増加し、次に減少し、Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw-2は、ヘテロ構造の中で最も高い分解効率を示し、Ag ₃の分解効率に非常に近いものでした。 PO ₄ 。凝集したAg ₃ PO ₄ Ag ₃の粒子 PO ₄ / T-ZnOw-3サンプルは、Ag ₃のサイズと分散に影響を与えました PO ₄ 。より小さな粒子サイズが電子正孔再結合の可能性を減少させ、それによって材料の光触媒性能を改善することはよく知られている。また、Ag ₃のサイズが大きい PO ₄ Ag ₃の粒子 PO ₄ / T-ZnOw-3サンプルは、T-ZnOwとAg ₃の間の固定力を弱める可能性があります PO ₄ そして、光触媒活性を制限するヘテロ接合構造を破壊します。図5bに示すように、RhBの光分解は疑似一次反応に従いました。図5cは、さまざまな光触媒の分解速度定数を示しており、傾向は分解効率と同じでした。 Ag ₃の光分解速度定数 PO ₄ / T-ZnOw-2（0.05179 min ^-1 ）はT-ZnOwの3.59倍でした（0.01444 min ^-1 ）。上記の結果は、T-ZnOwの光触媒活性がAg ₃によって増加したことを明確に示しています。 PO ₄ 変形。 Ag ₃の改善された光触媒活性 PO ₄ / T-ZnOwヘテロ構造は、Ag ₃をロードすることによって強化された可視光吸収強度の恩恵を受けました。 PO ₄ T-ZnOwの表面に、Ag ₃を有効にします。 PO ₄ / T-ZnOwヘテロ構造は、可視光下でRhBを光分解するための光生成キャリアを生成します。 Ag ₃ PO ₄ 調製したままのサンプルの中で最高の光触媒活性を持っているようでした。それにもかかわらず、Ag ₃ PO ₄ Ag ₃と比較して低い安定性を示した PO ₄ / T-ZnOwは、次の説明で示されていますが、これは長期的な使用に影響を及ぼしました。

光分解システムにおける光触媒の適切な投与量は、経済的観点からコストを削減することができます。図6aは、Ag ₃の供給量の影響を示しています。 PO ₄ 分解効率に関する/ T-ZnOw-2。分解効率は、用量が0.2から0.4 g / Lに増加すると明らかに増加し、その後減少しました。触媒量の増加に伴い、溶液の濁度が増加し、同時に反応系への光の浸透が減少しました。光触媒の可視光吸収が低いと、光触媒の線量が高くなると分解効率が低下する可能性があります[40、41]。

Ag ₃の光触媒活性に対する異なる初期RhB濃度の影響 PO ₄ / T-ZnOw-2が調査され、図6bに示されています。初期濃度が5mg / L、10 mg / L、15 mg / Lの場合、RhBの分解効率はそれぞれ98.2％、92.9％、70.4％でした。分解効率の低下は、より高い初期濃度で溶液に入る光子の経路長の増加に起因する、触媒によって吸収される光子の減少に起因する可能性があります。別の理由は、初期反応物との吸着競合を形成する可能性のある、より高い初期RhB濃度で形成されたより多くの中間体である可能性があります[42、43]。ただし、初期濃度が低すぎると、触媒の光分解能力を完全に示すことができません。したがって、実験におけるRhB溶液の初期濃度は10 mg / Lであることが好ましい。

光触媒の安定性と再利用性は、その実用化を測定するために重要です[44]。 Ag ₃ PO ₄ 光触媒は光腐食により容易にAgに還元されるため、長期的な実用化が制限されます。図7は、Ag ₃上でのRhBの分解に関するリサイクル実験を示しています。 PO ₄ / T-ZnOw-2およびAg ₃ PO ₄ 。 4回の連続サイクル後、Ag ₃の分解効率 PO ₄ Ag ₃よりも明らかに低かった PO ₄ / T-ZnOw-2。上記の結果は、Ag ₃ PO ₄ 光触媒は、最初の使用でやや高い光触媒活性を示しました。Ag₃ PO ₄ / T-ZnOwヘテロ構造は、安定性が向上しているため、長期的なアプリケーションの可能性があるように見えました。純粋なAg ₃ PO ₄ 光触媒プロセスで犠牲試薬が添加されていない場合、光触媒は不安定になります[45]。純粋なAg ₃の溶解度 PO ₄ 水溶液中の濃度は比較的高く、その結果、光触媒プロセス中の安定性が低下します[25]。 Ag ₃ PO ₄ 光生成された電子によって金属Agに還元され、一定量のAgがAg / Ag ₃の構造を形成する可能性があります。 PO ₄ / T-ZnOw。 Ag ₃のさらなる光腐食 PO ₄ Ag / Ag ₃で PO ₄ / T-ZnOw複合材料は、Ag ₃の伝導帯からの電子の移動によって抑制できます。 PO ₄ 金属Agに[46]。 Ag ₃の後 PO ₄ 粒子はT-ZnOw表面、Ag ₃に固定されていました PO ₄ 粒子とT-ZnOwは互いに密接に接触しており、滑らかなT-ZnOw表面はAg ₃の理想的な避難所として機能しました。 PO ₄ Ag ₃の量を減らします PO ₄ 報告されているAg ₃と同様の水溶液でのストリッピング PO ₄ / BiVO ₄ ヘテロ接合[47]。したがって、Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw-2ヘテロ構造は、優れた光触媒安定性を示し、リサイクル実験後の分解効率は77.8％でした。

Ag ₃によるRhBの分解効率に対するさまざまなスカベンジャーの影響 PO ₄ / T-ZnOw-2は、50分間照射した後の図8に示されています。 IPA、BQ、EDTA-2Naの添加後、分解効率はそれぞれ38.8％、65.6％、82.6％に低下し、ヒドロキシルラジカル（∙OH）とスーパーオキシドラジカル（∙O _{2 ⁻
）は主に活性種であり、穴（h ⁺
）光触媒脱色で部分的に再生されます。 Ag ₃のバンド位置 PO ₄ T-ZnOwは次の式で計算されました[18]：}

$$ {\ displaystyle \ begin {array} {l} {E} _ {\ mathrm {VB}} =X- {E} ^ 0 + 0.5 {E} _ {\ mathrm {g}} \\ {} { E} _ {\ mathrm {CB}} ={E} _ {\ mathrm {VB}}-{E} _ {\ mathrm {g}} \ end {array}} $$

ここで X は半導体の絶対電気陰性度であり、 E _g バンドギャップエネルギーです。 X Ag ₃の値 PO ₄ とZnOはそれぞれ6.16 [48]と5.76eV [49]です。図4で達成されたバンドギャップによると、 E _VB Ag ₃の PO ₄ T-ZnOwは2.87および2.84eVと計算され、それらの相同な E _CB それぞれ0.45と-0.32eVでした。

スキーム1に示すように、RhBの光触媒分解の考えられるメカニズムは、上記の結果に基づいて提案できます。T-ZnOwの伝導帯電位（CB − 0.32 eV）と価電子帯電位（VB 2.84 eV）はより負でした。 Ag ₃のものより PO ₄ （CB 0.45 eV; VB 2.87 eV）。興奮したAg ₃ PO ₄ 可視光照明下で電子正孔対を生成する可能性があります。したがって、光生成された正孔は、Ag ₃のVBからシフトする可能性があります。 PO ₄ T-ZnOwの空のVBに入れ、光生成された電子と正孔の効果的な分離を促進しました。光生成された正孔の一部は、吸着されたH ₂と反応します。主要な活性種として∙OHを形成するO、およびヘテロ構造の表面に吸着された正孔の他の部分は、RhBの光分解に直接関与する可能性があります。ただし、Ag ₃のCBポテンシャル PO ₄ 0.45 eVであり、O ₂の還元電位よりも高かった。 /∙O ₂ ⁻ （− 0.33 eV）[29]。 Ag ₃の伝導帯上の光生成電子 PO ₄ 溶存酸素と反応して∙O ₂を形成できなかった ⁻ 。 Ag ⁺ 間の反応により、少量の金属Agが形成される可能性があります。 Ag ₃から PO ₄ 可視光照明による光生成電子。これは、Ag ₃のXPSスペクトルによって証明できます。 PO ₄ / T-ZnOw-2光触媒反応で50分間照射した後。図9aは、Ag ₃のAg3dXPSスペクトルを示しています。 PO ₄ / T-ZnOw-2は50分間の光触媒作用後。 367.2および373.2eVのピークは、Ag ⁺ に起因する可能性があります。イオン、および368.3と374.2eVのピークが金属Agに割り当てられました[11]。次に、Ag ₃の伝導帯で光生成された電子 PO ₄ 金属Agに移動し、電子正孔対の再結合を阻害する可能性があります。さらに、光生成された電子は溶存酸素によって捕捉され、∙O ₂を形成する可能性があります。 ⁻ 、RhBの光分解において主要な役割の1つを果たしました。これらすべての光生成反応種（∙OH、∙O ₂ ⁻ 、およびh ⁺ ）RhBと反応してCO ₂を形成する可能性がありますおよびH ₂ Oそして最後にRhBの分解のための光触媒性能を高めます。図9bは、Ag ₃のPLスペクトルを示しています。 PO ₄ およびAg ₃ PO ₄ / T-ZnOw-2、励起波長355nm。純粋なAg ₃と比較 PO ₄ 、Ag ₃の強度 PO ₄ / T-ZnOw-2は、蛍光の減少を明らかにしました。これは主に、Ag ₃間の効率的な電荷キャリア移動に起因します。 PO ₄ およびT-ZnOw。 PLの結果は、提案された光触媒メカニズムと一致していました。

結論

要約すると、Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOwヘテロ構造は、簡単なその場沈殿法によって首尾よく製造されました。 Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw-2触媒は、純粋なT-ZnOwよりもRhB分解に対して優れた光触媒活性を示し、純粋なAg ₃と比較して優れた安定性と再利用性を備えていました。 PO ₄ 。最適な条件下で、Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw-2は、ヘテロ構造の中で最も高い光触媒効率を示し、4回の連続サイクル後も77.8％の分解効率を示しました。 Ag ₃の効率的な光触媒性能 PO ₄ / T-ZnOw光触媒は、可視光応答の向上に起因する可能性があります。 Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOw-2光触媒も良好な安定性を示しました。 RhBの分解効率に対するさまざまなスカベンジャーの影響の調査により、∙OHおよび∙O ₂ ⁻ 主に活動的な種でした。 RhBの光分解経路の可能なメカニズムが提案された。 Ag ₃ PO ₄ / T-ZnOwは、水質汚染物質の処理に使用できる可能性のある光触媒の1つである可能性があります。

データと資料の可用性

この調査中に生成または分析されたすべてのデータは、この公開された記事に含まれています。

略語

T-ZnOw：: テトラポッドのようなZnOウィスカ
RhB：: ローダミンB
BQ：: ベンゾキノン
IPA：: イソプロピルアルコール
EDTA-2Na：: エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩
XRD：: X線回折
SEM：: 走査型電子顕微鏡
EDS：: エネルギー分散型X線分光法
TEM：: 透過型電子顕微鏡
HRTEM：: 高分解能透過型電子顕微鏡
XPS：: X線光電子分光法
BE：: 結合エネルギー
DRS：: UV-Vis拡散反射スペクトル
PL：: フォトルミネッセンス

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