J. Catal.:合成具有优异光催化活性的高比表面积介孔 ZnAl2O4,用于光降解刚果红染料
纺织业和其他行业向水中大量排放有机染料,使水生环境恶化,给野生动物、人类和家畜带来严重的健康问题。因此,从废水中去除此类染料是一项紧迫而重要的挑战。利用阳光对这些染料进行高效的光催化破坏是一种优雅而有吸引力的潜在解决方案。圣安德鲁斯大学(University of St Andrews)R.T. Baker课题组采用改良的溶胶-凝胶合成方案制备了具有高比表面积、高孔隙率和均匀孔径分布的介孔 ZnAl2O4 纳米材料。BET 分析表明,ZnAl2O4 的最高表面积达到 344 m2/g。利用 XRD、FTIR、TEM、EDS、CHN 和 XPS 分析以及 zeta 电位测量进一步研究了这些材料的质地、结构和化学成分。从紫外/可见光谱中获得的带隙能表明,随着颗粒尺寸的减小,带隙能也随之大幅减小,最细的材料的吸收也随之转移到可见光范围内,这表明这些材料具有在太阳照射下提高光催化效率的潜力。通过研究刚果红染料的光降解,对光催化活性进行了评估,结果表明,最好的材料在 30 分钟内就降解了 99% 的染料。这些结果与之前报告的研究结果相比非常理想。利用质谱进一步研究了刚果红的降解产物,这项详细的研究证实了染料分子发生了真正的光诱导断裂,而不是简单的"光漂白"。
图1. x射线衍射图和FTIR光谱(图片来源:J. Catal.)
图2. TEM图像(图片来源:J. Catal.)
图3. 电子图像和相应EDS元素图(图片来源:J. Catal.)
图4. BET等温线和孔径分布(图片来源:J. Catal.)
图5. Zeta电位测量(图片来源:J. Catal.)
图6. 紫外/可见光谱图(图片来源:J. Catal.)
图7. XPS光谱(图片来源:J. Catal.)
图8. 刚果红光降解(图片来源:J. Catal.)
图9. 刚果红光降解动力学(图片来源:J. Catal.)
图10. 质谱分析和相对丰度(图片来源:J. Catal.)
图11. 路径示意图(图片来源:J. Catal.)
图12. 结果比较(图片来源:J. Catal.)
论文信息
S.A.A. Shah, N. Gkoulemani, J.T.S. Irvine, M.T. Sajjad, R.T. Baker*. Synthesis of high surface area mesoporous ZnAl2O4 with excellent photocatalytic activity for the photodegradation of Congo Red dye, J. Catal., 2024,
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