提高光催化活性的降低石墨烯氧化物/硫化铋纳米结构复合材料对亚甲基蓝的降解gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

今天,环境问题是全世界科学家的关注。除了发达国家,发展中国家从农业经济到工业革命,加重排放污染物。纺织工业是污染物的主要来源等染料亚甲蓝(MB)。在这项研究中,一个简单的和绿色合成方法被用来制造奈米结构异构的光催化剂,rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2BaMB。Bi的退化gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba和rGO合成单独使用gydF4y2BaVernonia amygdalinagydF4y2Ba植物提取物(VA)。rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba使用单步执行回流水热方法合成。产品以x射线衍射、红外光谱、紫外- DTA、TGA和视觉技术。比较降解性程度的可见光照射下的染料有或没有的催化剂进行了研究。MB的降解性能测试结果显示99%和7%在没有催化剂存在同一条件下的持续时间25分钟。催化剂的耐用性和可重用性测试也研究了五个周期。最大的催化剂的降解能力下降的持续时间25分钟是0.5%。因此,rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba被发现是最理想的材料退化的MB,环境保护。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

纳米材料是材料表现出独特的物理、化学、机械、电气、生物、和热性能比散装的计数器部分由于其高表面积、粒径小,和可能的量子限制效应(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba3gydF4y2Ba]。半导体材料是固体材料有一个能量带隙躺在导体和绝缘体之间。半导体材料制造纳米尺度上股票上面描述纳米材料属性。这些材料的发展需要科学的进步:化学、物理工程和技术的材料(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba]。的硫化铋纳米结构(BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba)是一种半导体材料具有独特的特性,比如良好的能量带隙,高吸收系数和环保元素成分比其他已知的半导体(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba8gydF4y2Ba]。BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba有直接的狭窄的带隙能量1.34 eV,发现应用程序在光电二极管阵列,光电转换器和热电制冷设备基于珀尔帖效应(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba9gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

21gydF4y2Ba^圣gydF4y2Ba世纪的世纪称为环境(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]。世界人口增长最快的速度,这加剧了工业活动进而导致环境的污染。例如,纺织工业染料的主要来源,是水体的污染物gydF4y2Ba15gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba17gydF4y2Ba),和BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba已经得到了大量关注的研究由于其有趣的带隙光催化水净化(申请gydF4y2Ba18gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba]。然而,Bi的小带隙gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba受到指控的风险载体重组和低效的光响应范围,但它仍然是非常有效的和高效的,如果与石墨烯纳米材料合成,形成异质结,稳定的带隙和优化其光吸收范围gydF4y2Ba21gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]。垂直发挥巨大的作用在缓解上述缺点gydF4y2Ba24gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

不同合成方法的BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba迄今已报告;然而,很多都是化学方法,排放有害污染物对环境(gydF4y2Ba19gydF4y2Ba,gydF4y2Ba27gydF4y2Ba]。因为它的无毒性,能量带隙,光吸收潜力,和易于制造,BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba首选的和广泛使用的半导体(gydF4y2Ba28gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba]。因此,安全、廉价、Bi的简单合成方法gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba应的研究者们设计的半导体。gydF4y2Ba

表明在许多最近的研究作品,不同的方法,如建设用催化剂的电荷分离效率和延长光响应范围合适的带隙结构的耦合材料是最有前途的Bi提高光催化效率gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba32gydF4y2Ba]。由于其独特的电子性质的应用光伏设备、石墨烯最近吸引了研究人员的兴趣(gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。石墨烯具有高的比表面积等特性(2600 mgydF4y2Ba^2gydF4y2BaggydF4y2Ba^1gydF4y2Ba550年代),电导率(厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba在室温下),电子迁移率(200000厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2BavgydF4y2Ba^1gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba),电流密度6数量级高于铜(gydF4y2Ba33gydF4y2Ba)是重要的光催化的应用活动。因此,离域的结合富rGO等材料和半导体BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba形成了异质结构纳米复合材料rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba允许的稳定带隙的半导体的光吸收能力并修改异质结构(gydF4y2Ba34gydF4y2Ba,gydF4y2Ba35gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

在这项工作中,我们提出了一个便宜,简单,Bi的绿色合成方法gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba用甲醇提取化合物Vernonia amygdalina低温100°C以下。弗吉尼亚州苦叶(Vernonia amygdalina)是一种软材常见灌木树自然在热带非洲和亚洲。它是一种很有前途的植物在研发和经常使用传统医学和营养为目的gydF4y2Ba36gydF4y2Ba,gydF4y2Ba37gydF4y2Ba]。植物提取物作为限制代理产品纳米结构的稳定。合成了石墨烯氧化物(去),使用改进的方法作了一些修改,并减少生产减少氧化石墨烯(rGO)绿色合成方法。的rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba复合材料合成的混合物rGO, BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba在单步回流水热的方法。这种合成方法是一个解reaction-based方法。水热釜反应器用于携带热液反应在较高的压力和温度(gydF4y2Ba38gydF4y2Ba]。Bi的增强的光催化活性gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba使用rGO降解彻底研究了亚甲蓝(MB)。非均相催化剂的耐用性和可重用性也详尽的探索。gydF4y2Ba

2。材料和方法gydF4y2Ba

2.1。材料gydF4y2Ba

硫脲(CHgydF4y2Ba_4gydF4y2BaNgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代),氯化铋(BiClgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba),甲醇(99.8%)、乙醇(98%)和蒸馏水直接使用购买没有进一步治疗,和痛苦的叶植物提取物合成实验室。100微米的石墨粉(纯度99.5%),硫酸(98%)、磷酸(75%)、过氧化氢(35%)、盐酸(37%)、高锰酸钾(99.5%)、氯化钡(99%),和去离子水也用来合成催化剂rGO [gydF4y2Ba39gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

2.2。Bi的合成gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba

1.5 g(氯化铋(BiClgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba)和1.2克硫脲(CHgydF4y2Ba_4gydF4y2BaNgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代)溶解在50毫升蒸馏水和混合而不断搅拌使用加热器电磁搅拌器在100°C。加热5分钟后,加10毫升的甲醇提取的化合物Vernonia amygdalina到解决方案。然后,间接加热的混合物是使用水浴下连续搅拌6个小时。最后,黑粉是获得多次清洗后用蒸馏水和乙醇和烤箱干60°C 12小时。gydF4y2Ba

2.3。合成rGOgydF4y2Ba

绿色合成方法被用来获得的催化剂,rGO,通过使用一个苦叶植物提取物作为还原剂。叶提取准备通过10 g的磨粉,添加到500毫升硼硅酸盐烧杯。然后,10克的粉溶解在100毫升的甲醇,和混合物在加热器加热磁力搅拌器甲醇的沸点,直到完全删除的溶剂。热解决方案是,在室温下自然冷却。然后,提取使用1号绘画纸滤纸过滤。由此产生的滤液进一步集中在水浴溶剂去除的40 - 50°C。股票的解决方案的原油提取准备,所需的浓度是由适当的技术工作。集中提取制作好,并存储在一个冰箱在4°C为进一步使用。然后,1:10的体积比extract-graphene氧化物混合在烧瓶加热在70°C一小时连续使用电磁搅拌器搅拌。胶状的黑色溶液被加热,在室温下冷却。 Then, the black structure floating in the clear solution was separated by Whatman number 1 filter paper and washed with distilled water several times. The black paste was dried in the oven at 50°C for 5 hours. The dried sample was finely ground and stored for further use [39gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

2.4。Bi的合成gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba-rGO复合gydF4y2Ba

在这个实验中使用的所有试剂都是分析品位和直接使用前未经纯化。一个简单的水热回流被用来合成rGO-Bi下溃败gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba。Bi 1.43 ggydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba粉完全溶解在50毫升蒸馏水,和2 g rGO是同样体积的蒸馏水溶解在一个单独的瓶。混合物都涌入一个500毫升的烧杯中,在室温下用了两个小时。然后,混合物在100°C下加热回流12小时。黑色的沉淀过滤通过绘画纸1号滤纸和纯化用蒸馏水和乙醇洗涤数次。黑酱干成黑火药在120°C下烤箱18小时。gydF4y2Ba

2.5。光催化研究gydF4y2Ba

催化剂是由一个简单的水热法,及其性能进行了测试与亚甲蓝(MB)的降解可见光照射下使用500 W氙灯的波长范围gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba125毫升的亚甲蓝和催化剂rGO-Bi 5毫克gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(1:25比率)被放置在一个玻璃杯子反应堆(100毫升)。混合物与声波降解法不断搅拌30分钟在室温下保持adsorption-desorption平衡。之后,在给定的时间间隔的辐照,5毫升的反应混合物液体被带出去以后放入离心管,离心去除任何残留的催化剂。反应液的离心和清洗反复使用乙醇和水。紫外可见光谱分析是对剩余MB的浓度检查催化剂的性能。gydF4y2Ba

2.6。表征技术gydF4y2Ba

的确认的形成减少氧化石墨烯与氧化石墨烯和Bi的光谱位置gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba-是我由傅里叶变换红外光谱学(美国珀金埃尔默红外光谱)。GO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba和rGO颗粒是准备用溴化钾作为考虑代理,和400厘米之间的样本进行了分析gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba和4000厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba。Bi的x射线衍射(XRD)gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba,BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba——去,rGO被记录在Panalytical PW 3040 X 'Pert MPD Cu-K X射线衍射仪gydF4y2BaαgydF4y2Bax射线辐射来源40 keV 30 mA。XRD谱记录来确定样品的纯度和结晶度。rGO的光学吸收特性研究了紫外-可见光谱(紫外- SM、uv - 1600 Maadab-India)。thermogravimetric-differential热分析(TGA-DTA)进行了差热分析仪(DTG-60H,北京)。这些试验是在氮气氛下运作的一个铂细胞在50毫升/分钟的流量。gydF4y2Ba

3所示。结果和讨论gydF4y2Ba

3.1。Bi的合成gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba

3.1.1。视觉观察gydF4y2Ba

我们可以看到在图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,三种不同的颜色(a、b和c)在分段硫化铋的合成显示居多。白色的结晶盐BiCl立即的解决方案gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba和白色的细粉CHgydF4y2Ba_4gydF4y2BaNgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba涨跌互现,玉米黄色的解决方案形成作为显示在图gydF4y2Ba1(一)gydF4y2Ba。这是第一步,显示生成的硫化物离子的水解反应的作用哦gydF4y2Ba^{- - - - - -gydF4y2Ba}在水溶液中通过以下方程(如图所示gydF4y2Ba40gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba

在添加gydF4y2BaVernonia amygdalinagydF4y2Ba植物提取物和加热在连续搅拌下,深黑色形成如图gydF4y2Ba1 (c)gydF4y2Ba通过皇家黄色解决方案(图gydF4y2Ba1 (b)gydF4y2Ba)。棕色油浮层(图gydF4y2Ba1 (d)gydF4y2Ba)提供了,黑色的粘贴收集黑色粉末是通过烘箱干燥在100°C隔夜如图gydF4y2Ba1 (d)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

3.1.2。x射线衍射(XRD)gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba显示了as-synthesized Bi的x射线衍射模式gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba纳米结构。所有的反射衍射峰可以被索引为斜方晶系的结构化的BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba与晶格常数(标准的数据)gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba和gydF4y2Ba (JCPDS号17 - 0320)。强度和峰值的位置是在良好的协议与文献值(gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba28gydF4y2Ba]。一些主要的山峰被归结为020,120,220,101,130,021,211,221,301,和311年方面等。gydF4y2Ba

3.1.3。热分析gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba显示了Bi的DTA和TGA曲线gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba单晶运行从0到1000 K下NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba气体的气氛。我们可以看到从TGA的图在图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,样品稍微稳定的温度范围0到680 K的减肥~ 1 - 2%由于某些化合物的分解。材料的重要的分解与观测到了严重的体重约700 K不断增加,温度升高到1000 K。最大重量损失记录在1000 K是21%gydF4y2Ba41gydF4y2Ba,gydF4y2Ba42gydF4y2Ba]。这个减肥是归因于二氧化硫(这样的分解gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba),剩下的产品终于变成了BigydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba残留证实的DTA分析(图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba),给出了吸热峰在910 K左右。在严重的体重在700 - 1000 K,两个放热峰和两个吸热峰出现的DTA曲线。最大的吸热峰在910 K左右意味着这是Bi的熔点温度gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba应该是减少从1036 K由于降低纳米粒子的大小。gydF4y2Ba

3.2。减少了氧化石墨烯的合成(rGO)gydF4y2Ba

3.2.1之上。视觉观察gydF4y2Ba

如数据所示gydF4y2Ba4(一)gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba4 (c)gydF4y2Ba期间,三个主要的不同颜色观察逐步合成rGO。黑暗中才厚方案如图gydF4y2Ba4(一)gydF4y2Ba是由于高的形成氧化剂dimanganese七氧化物(Mn吗gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_7gydF4y2Ba)[gydF4y2Ba43gydF4y2Ba,gydF4y2Ba44gydF4y2Ba从MnO的反应gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba和MnOgydF4y2Ba^{- - - - - -gydF4y2Ba}_4gydF4y2Ba,与此同时,溶液的温度提高到45°C。gydF4y2Ba

在图所示的棕色gydF4y2Ba4 (b)gydF4y2Ba得到的石墨烯氧化物纳米结构的形成的确认。深黑色悬架形成如图gydF4y2Ba4 (c)gydF4y2Ba是去减少生产rGO的标志。粉末的形象描绘在图gydF4y2Ba4 (d)gydF4y2BarGO。gydF4y2Ba

3.2.2。紫外可见gydF4y2Ba

还原反应的结果,是缺氧,转化成rGO。少数量的氧气检测rGO,这是确认的红移峰,如图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba。因此,有一个少的数量gydF4y2Ba过渡rGO,对应于很低的过渡由于C = O rGO。本产品是以后用来合成铋sulfide-reduced石墨烯氧化物纳米结构复合材料。gydF4y2Ba

异质结构的色谱仪概要rGO-Bi2S3用气相色谱-质谱如图记录gydF4y2Ba6gydF4y2Ba。它揭示了一个复杂的化合物的混合物。gc - ms谱的解释是基于NIST图书馆完成的。gydF4y2Ba

在紫外可见Bi分析gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba和rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba如图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,发现在400年和680年达到顶峰gydF4y2BaλgydF4y2Ba由于硫化铋的异质结构复合消失了。gydF4y2Ba

3.2.3。XRDgydF4y2Ba

除了结构安排,X-RD表征技术是用于监视下材料的氧化程度和纯度检查。如图gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,观测到了高峰gydF4y2Ba ,rGO,结果由于晶体结构从基底飞机滑出对齐。绿色使用甲醇提取物的还原gydF4y2BaVernonia amygdalinagydF4y2Ba(在Afaan奥罗莫人,它被称为Dhebicha)去生产石墨烯/ (rGO),有一个转变d-spacing和2gydF4y2BaθgydF4y2Ba值0.36 nm和24.5°,分别,这一结果证实了成功减少石墨烯/ rGO。我们报道的合成和减少绿色去使用“Dhebicha”rGO在我们前面的工作。gydF4y2Ba

3.2.4。傅立叶变换红外光谱gydF4y2Ba

如图gydF4y2Ba9gydF4y2Ba的结构准备rGO使用傅立叶变换红外光谱特征。红外光谱记录显示广泛的拉伸达到3408厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba这是归因于吗gydF4y2Ba^{- - - - - -gydF4y2Ba}哦间残余水分子和峰值为1634厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba但由于弯曲振动(同样的分子gydF4y2Ba44gydF4y2Ba消失在rGO。的含氧官能团被还原剂,氧化物的特征吸收峰组显著降低,和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba高峰在2640厘米左右gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba指示成功的减少去消失了。从获得的化合物gydF4y2BaVernonia amygdalinagydF4y2Ba(VA)溶剂萃取使用甲醇作为溶剂被用来减少去rGO。大部分的山峰与羰基、羧基、羟基水消失在rGO的光谱。锋利的乐队成立在1570厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba是由于C = C伸展。形成的吸收峰在1222和1051厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba由于环氧的伸缩振动和烷氧基(切断)组,分别在去观察rGO也是成功的指标减少。因此,红外光谱记录如图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba确认完整的去减少rGO,合成rGO rGO-Bi用于生产gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba纳米结构复合材料的分解亚甲蓝在可见光照射的存在。gydF4y2Ba

3.3。BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba-rGO合成gydF4y2Ba

3.3.1。XRDgydF4y2Ba

这里,粉末x射线衍射(XRD)用于确定的阶段结构和rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba合成的。图gydF4y2Ba10gydF4y2Ba显示了XRD rGO-Bi模式gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba复合材料。gydF4y2Ba

rGO-Bi的结果gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba类似于Bi的XRD模式gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba这意味着rGO弱XRD谱的吗gydF4y2Ba 屏蔽了Bi的峰值强度强吗gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba在gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba山顶观察到gydF4y2Ba 在BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba消失在复合材料但得到相对较窄的情况下这是归因于rGO-Bi的结晶度和纯度gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba。从TGA分析确定,rGO的复合量降低,峰值是由Bi的巅峰gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba。在图gydF4y2Ba11gydF4y2BaBi的XRD结果gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba和rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba是垂直堆放比较他们的结晶度。gydF4y2Ba

3.3.2。热分析gydF4y2Ba

从微分热重分析结果如图gydF4y2Ba9gydF4y2Ba(黑线),rGO-Bi的氧化分解温度gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba是450 K。这个值小于纯rGO的DTA价值等于570 K (gydF4y2Ba45gydF4y2Ba]。rGO的分解是增强金属硫化物连着它时由于金属硫化物纳米粒子的催化效果。因此,低分解温度的复合rGO是归因于Bi的催化作用gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba这证实了Bi的锚定吗gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2BarGO表面形成了rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba合成的。分解观察rGO-Bi DTA曲线的峰值gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba是450 K。我们可以看到从Bi的TGA分析gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba),最大分解的材料开始在700 K的价值远远大于复合rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba等于430 K(图gydF4y2Ba12gydF4y2Ba红线)。复合的情况下的分解温度降低是由于氧气的存在有利于分解率较低的温度。gydF4y2Ba

3.3.3。傅立叶变换红外光谱gydF4y2Ba

如图gydF4y2Ba13gydF4y2Ba,相对较小的区间与广泛的高峰在3460厘米去形成gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba是由于残余水的官能团地拉伸,和乐队观察到1640厘米吗gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba是由于同一组的弯曲振动gydF4y2Ba46gydF4y2Ba]。相对宽吸收峰在1090厘米gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba是由于rGO之间的交互和Bi吗gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba纳米结构复合材料(gydF4y2Ba47gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

3.4。光催化活性gydF4y2Ba

3.4.1。亚甲基蓝的光催化降解gydF4y2Ba

一个最广泛的有机染料用在几乎所有纺织工业是亚甲蓝(MB),但它经常污染环境(gydF4y2Ba48gydF4y2Ba]。因此,在这项研究中,我们试图研究的光催化降解性能好rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba针对这一重要以及严重的污染物模拟可见光辐照下MB。光催化降解亚甲基蓝(MB)在没有调查,存在as-synthesized rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba复合纳米结构(NS)催化剂在可见光照射。如图gydF4y2Ba11gydF4y2Ba光降解谱的MB,没有重大变化观察MB的强度在缺乏催化剂。的最大波长(gydF4y2Ba )gydF4y2BaMB的664海里,红和蓝移没有观察到长期辐照rGO-Bi的缺失gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba,但无关紧要的强度变化(最高减少7%)20分钟。因此,染料不降低暴露在光线在没有催化剂的情况下。减少光谱的强度不符合时间的辐照在没有催化剂,可以观察到图gydF4y2Ba14gydF4y2Ba。因此,催化剂是强制性的降解染料的使用,防止污染环境。gydF4y2Ba

据报道,石墨烯氧化物(去)显著增强Bi的效率gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba染料的降解(亚甲蓝)gydF4y2Ba32gydF4y2Ba]。在图如下所示gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,rGO显示优越的增强染料降解的研究。立即退化开始作为一个1:25比catalyst-to-dye混合物受到可见辐射。这项研究是进行总共25分钟。gydF4y2Ba

MB的最大强度照射5分钟后降低至0.43561。降解效率被记录为84%,86%,95%,97%,和99%在5、10、15、20、25分钟,分别。因此,rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba是最好的复合降解效率为99%。图gydF4y2Ba16gydF4y2Ba显示了降解污染物和花费的时间的百分比。据报道,在许多作品的光催化剂的活性取决于照射所产生的电荷分离和转移运营商的引发活性物种的形成羟基(⋅哦)和超氧化物(⋅OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{- - - - - -gydF4y2Ba})自由基。这些促进有机污染物的降解坚持在光催化剂表面(gydF4y2Ba27gydF4y2Ba,gydF4y2Ba49gydF4y2Ba]。根据动力学分析,有机污染物的光催化降解遵循朗缪尔等温线机制和遵循quasi-first-order反应的光催化降解率由以下方程:gydF4y2Ba

耐用性和可重用性也是另一种测量催化剂的性能。gydF4y2Ba

每次运行后的光催化剂是收集,用蒸馏水洗净,干在80°C,和用于连续运行。rGO-Bi的光催化活性gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba纳米结构复合材料表现出微不足道的改变(减少)在运行5周期如图gydF4y2Ba17gydF4y2Ba25分钟保留时间,确认rGO-Bi的潜力gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba是一个稳定的催化剂,可以多次使用。gydF4y2Ba

3.5。染料的光降解机理gydF4y2Ba

的生成由半导体载流子(电子空穴)在可见光照射的光降解反应的引发剂。通过rGO-Bi intertransfer收费机制gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba复合纳米结构在MB染料的降解如图gydF4y2Ba18gydF4y2Ba。当半导体被阳光照耀,它生成一个egydF4y2Ba^{- - - - - -gydF4y2Ba}- hgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba对稳定的电子受体rGO。这种石墨烯材料防止电荷的复合载体通过接受一个电子从BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba支持连续生成的电荷载体。降低石墨烯氧化物接受电子从半导体两种不同的方式不同。一是利用其外围残余氧气和第二个是由正极形成在其边缘由于离域电子材料。gydF4y2Ba

通过减少带隙rGO抑制电荷载体重组rGO-Bi的能量吸收效率gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba增加进而导致加速代egydF4y2Ba^{- - - - - -gydF4y2Ba}- hgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba对。因此,有效分离的电荷载体的辐照rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba与可见光复合,不断生成的电子参与O的分解gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生成O等活性物种gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{⋅-gydF4y2Ba}和染料的降解⋅哦。gydF4y2Ba

4所示。结论gydF4y2Ba

光催化剂异构rGO-BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba合成的BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba由单步和rGO回流水热的方法。BigydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba合成硫脲和氯化铋的甲醇提取。减少去rGO也通过使用这些多功能化合物来自弗吉尼亚州的甲醇萃取法。所有的合成材料的特点,及其形成的证实。两组样本,比较研究进行MB可见光照射下的降解率。样品有或没有的存在被认为是催化剂。一群样本与催化剂的作用下,被添加5毫克rGO-Bi准备gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba125毫升的MB(1: 25)比和用30分钟得到吸附解吸平衡。在受到可见光,5毫升的样品是每隔5分钟和收集在一个离心管,后来在离心机和紫外分析做了性能测试。2%,84%,86%,95%,97%,和99%的退化记录为0,5、10、15、20、25分钟,分别。这种退化性能能力被证实是常数通过重复测试5次,和最大平均是99% 25分钟保留时间。可见光照射下的最大下降值记录MB在没有催化剂的情况下是7%。的可重用性和耐久性试验证实,催化剂可以重复使用连续几次没有能力下降。催化剂的再生解决方案用蒸馏水洗涤几次被重用催化5 MB的周期无关紧要的降解能力下降。从结果,最大降解能力下降25分钟保留时间的百分比为7%。gydF4y2Ba

数据可用性gydF4y2Ba

在这项研究中使用的所有数据都包含在主要文本。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突的披露。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

作者要感谢“您”样本的描述中提供的支持。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

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