常州大学Yitao Zhao等--还原氧化石墨烯负载的ZnO/CdS异质结提高了水溶液中六价铬的光催化去除效率
去除废水中有毒和有害的重金属污染物对全球环境健康至关重要。高效光催化剂的发展正引起人们越来越多的兴趣，目前的重点是材料设计以提高其效率。因此，本研究旨在优化CdS/ZnO异质结在还原氧化石墨烯(RGO)上制备的纳米复合材料的构造，以促进水体中重金属污染物的光催化去除。在可见光下，备选的纳米复合材料在室温时表现出一定的光催化活性，将六价铬[Cr(VI)]还原为三价铬[Cr(III)]。在不同的纳米复合材料中，Cr(VI)的光催化去除速率常数为:ZnO/CdS6:5/RGO6(0.106 min-1)>ZnO/CdS6:5(0.0630 min-1)>CdS(0.0335 min-1)>ZnO (0.00121 min-1)。经过5次循环使用后，ZnO/CdS6:5/RGO6的光催化还原率为93.2%，表明其具有较强的再循环性能。这些结果揭示了用CdS/ZnO6:5/RGO6还原废水中重金属离子的可行性，并为在光催化过程中不添加化学捕获剂有效去除重金属离子提供了思路。
图1. (a) GO、RGO、CdS、ZnO、ZnO/CdS6:5和ZnO/CdS6:5/RGO6复合材料粉末XRD谱图。(b) GO、RGO、CdS、ZnO/CdS6:5和ZnO/CdS6:5/RGO6复合材料FTIR谱图。
图2. (a) ZnO/CdS6:5/RGO6复合材料的XPS测量光谱图。ZnO/CdS6:5/RGO6的(b)Zn 2p，(c)O 1s，(d)Cd 3d，(e)S 2p和(f)c 1s的高分辨率XPS谱图。
图3. (a) ZIF-8的SEM图像。(b) ZnO的SEM图像。(c) ZnO/CdS6:5复合材料的SEM图像。(d) ZnO/CdS6:5/RGO6复合材料的SEM图像。(e) ZnO/CdS6:5/RGO6复合材料的HRTEM图像。(f) ZnO/CdS6:5/RGO6复合材料的EDS谱。
图4. (a) GO、RGO和ZnO/CdS6:5/RGO6复合材料的拉曼光谱。(b) ZnO、CdS、ZnO/CdS6:5和ZnO/CdS6:5/RGO6复合材料的紫外-可见漫反射光谱。(c) ZnO、CdS、ZnO/CdS6:5和ZnO/CdS6:5/RGO6复合材料的PL光谱。(d) CdS、ZnO、ZnO/CdS6:5和ZnO/CdS6:5/RGO6复合材料的EIS谱。
图5. (a)使用不同摩尔比组合的ZnO/CdS光催化剂的Cr(VI)的还原效率。(b)使用不同RGO含量的光催化剂的Cr(VI)的还原效率。
图6. (a) ZnO/CdS6:5/RGO6及其组分光催化剂的Cr(VI)还原效率。(b) ZnO/CdS6:5/RGO6复合材料在可见光下光催化还原Cr(VI)的再循环试验。
图7. ZnO/CdS6:5/RGO6复合材料在可见光下光催化还原六价铬的示意图。
相关研究成果由常州大学先进催化材料与技术、先进催化与绿色制造协同创新中心重点实验室Yitao Zhao等人于2021年发表在Chemosphere (https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131665)上。原文：Reduced graphene oxide supported ZnO/CdS heterojunction enhances photocatalytic removal efficiency of hexavalent chromium from aqueous solution。