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泉州師范學院潘曉陽教授--ZnO納米片-rGO復合材料光催化乙烯氧化

采用一步法在室溫條件下制備了分級氧化鋅納米片還原氧化石墨烯(RGO)納米復合材料。所制備的ZnO-RGO納米復合材料由高度分枝的ZnO納米片和RGO薄片裝飾而成。研究發現，氧化石墨烯前驅體能有效地調節ZnO納米片的支化結構。在合成過程中，通過控制氧化石墨烯的重量比，可以有效地調整分級氧化鋅納米片的形狀。在模擬光照下，ZnO-RGO復合材料表現出良好的乙烯氧化光催化性能。通過優化氧化石墨烯質量比為2%，可以進一步提高ZnO-RGO光催化劑的光催化氧化性能，并表現出良好的穩定性。該反應中乙烯的礦化率為100%。詳細的表征表明，RGO納米片與ZnO納米顆粒之間的密切接觸增強了光氧化性能，這對提高光吸收強度、促進光誘導載流子的分離和遷移具有重要作用。

圖 1. ZnO-RGO復合材料制備流程圖。

圖2. 樣品的XRD譜圖為:(a) GO、RGO和石墨;(b) ZnO和ZnO RGO復合材料。

圖 3. GO的TEM圖（a）；SEM電鏡圖：ZnO（b）；ZnO-RGO-1%（c）；ZnO-RGO-2%（d）；ZnO-RGO-5%（e）；ZnO-RGO-10%（f）

圖4。ZnO RGO- 2%納米復合材料的透射電鏡和高分辨率透射電鏡圖像。

圖5 樣品的XPS光譜:(a)測量光譜，(b) Zn 2p， (c) c 1s， (d) O 1s。

圖6 (a)樣品的紫外-可見DRS光譜。(b)對應的(αhν)^1/2 vs hν曲線。

圖7 (a) ZnO RGO納米復合材料上的C2H4光催化氧化。(b)流動模式下ZnO RGO-2%上的乙烯光氧化活性。

圖8 k和k/S_BET在乙烯光氧化中的比較。

圖9 模擬陽光照射下光催化劑的光電流響應。

圖10。ZnO和ZnO-RGO納米復合材料的發光光譜。

圖11 模擬太陽光照下氧化鋅RGO-2%納米復合材料光催化乙烯降解回收試驗。

相關科研成果由泉州師范學院潘曉陽教授等人于2021年發表在ACS Appl. Mater. Interfaces (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.1c03387)上。原文：Hierarchical ZnO Nanosheet-Reduced Graphene Oxide Composites for Photocatalytic Ethylene Oxidation。

轉自《石墨烯研究》公眾號



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