制備多孔氮化硼/硫化鎘復合物及表征(CdS-BN)
制備多孔氮化硼
將3.71 g 硼酸和3.78 g三聚氰胺溶解于300 ml去離子水中,水浴加熱到90℃,保溫12 h,然后逐漸冷卻到室溫,會得到白色絮狀的前驅體M·2B。將前驅體放入到管式爐中,在氮氣氣氛下以5℃/min升溫到1050℃,保溫4 h,然后自然降溫,得到白色的多孔氮化硼。
制備多孔氮化硼/硫化鎘復合物
取0.5 g 制備的a-BN放入到80 ml水中,攪拌12 h,放入一定量的硝酸鎘,攪拌3 h,然后加入同等比例的硫脲,超聲0.5 h,將混合溶液轉移到100 ml高壓釜中,放入100℃烘箱保溫2 h,冷卻,離心水洗乙醇洗,得到的粉末60℃烘箱中干燥24 h,分別制備了質量百分比為0.3%,0.5%,1%比例的CdS/BN復合物,命名為x%a-BN/CdS。
樣品的表征
利用XRD衍射儀確定樣品的結構,利用SEM、TEM得到樣品的形貌,通過UV-vis漫反射光譜確定樣品的光吸收范圍,使用PL儀器確定樣品的發光情況,利用BET通過氮氣吸附脫吸附過程確定樣品的比表面積,利用電感耦合等離子體(ICP)確定溶液中鎘離子的濃度。
樣品的形貌表征
為了研究所制備樣品的形貌,測試了樣品的SEM、TEM,根據形貌可以得到CdS-BN復合物中CdS和 a-BN分布情況。在掃描結果(如圖1a和圖2a)中可以看出白色純 a-BN纖維具有帶狀微觀結構,表面結構光滑,與我們實驗室之前的報道結果一致。圖1 b,c,d中顯示了不同硫化鎘比例復合物光催化劑的掃描照片,從圖中可以看出CdS納米顆粒均勻的負載到a-BN表面,0.3%,0.5% a-BN/CdS樣品中多孔BN表面的CdS沒有明顯的團聚現象,說明多孔氮化硼作為載體**的分散了CdS顆粒,而且隨著CdS 比例的增大,a-BN表面上的CdS顆粒也在逐漸增加。在圖2 b高倍掃描圖像中可以看出,a-BN表面的CdS顆粒比較類似,大小約為60-80 nm。但是,當硫化鎘的比例增大到1%時,a-BN表面上的CdS有團聚的趨勢,表明a-BN表面的CdS越多硫化鎘越容易團聚。與0.3%,0.5%復合催化劑中a-BN表面更均勻分散的CdS納米顆粒相比,1% a-BN/CdS 復合催化劑中相對團聚的CdS納米顆粒也許會阻礙a-BN的對染料的吸附以及活性點的光吸收,這樣會嚴重影響復合光催化劑對水中RhB的移除效率。
我們測試了0.5% a-BN/CdS復合光催化劑的TEM照片,如圖3所示。從圖3a中很明顯的看出少量CdS納米顆粒(黑色顆粒)與a-BN表面有較深的接觸,形成了異質結構;從圖中我們也可以看出**的多孔氮化硼納米帶具有多孔、微波結構。為了進一步確定復合光催化劑中CdS納米顆粒和 a-BN之間的異質結構,我們同時測量了高倍透射電鏡照片,如圖3b,顯示出 a-BN和 CdS納米顆粒界面接觸性很好,由高倍TEM可以計算出 a-BN的晶格間距約為0.35 nm,這與BN材料的(002)晶面晶格間距大小相同,而且可以看出結晶度較高的CdS納米顆粒分散在a-BN邊緣,與前面的SEM結果相一致。同時,計算出CdS納米顆粒的晶格間距約為0.336 nm,歸因與CdS 的(002)晶面,這與此前的報道相同。從圖中CdS納米顆粒和 a-BN完美的晶格匹配顯示了良好的緊密性,這也許有利于CdS光生電子和空穴的分離。
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