研究目的
研究ZnS和S-rGO/ZnS纳米复合材料在2-氯苯酚(2-CP)及实际乳制品废水去污消毒中的光催化应用。
研究成果
S-rGO/ZnS纳米复合材料展现出优异的光催化活性,在太阳光照射下对2-氯酚的降解率达到99.3%,并在乳制品废水处理中表现出强大的抗菌潜力。S-rGO与ZnS形成的异质结促进了电子-空穴对的有效分离,从而提升了催化效率。该催化剂具有良好的稳定性和可重复使用性,使其成为包括有机污染物降解和杀菌消毒在内的废水净化应用的理想候选材料。
研究不足
该研究提到对S-rGO/ZnS的稳定性和可重复使用性进行了最多3个循环的测试,第三个循环后降解效率降至80%,表明在反复使用过程中可能存在催化活性下降或损失。此外,实验过程中光照强度存在波动(从12.19 mW/cm2到6.06 mW/cm2),这可能影响重现性。XRD分析未显示S-rGO/ZnS中碳物种的衍射峰,可能是由于含量较低或峰重叠所致,这可能限制精确的结构表征。
1:实验设计与方法选择:
采用简易一锅水热法合成S-rGO/ZnS纳米复合材料。在持续通气的太阳光照射下评估其光催化效率,通过XRD、SEM、PL光谱和UV-Vis光谱等表征技术分析材料理化性质。
2:样品选择与数据来源:
样品包括合成的ZnS和S-rGO/ZnS纳米复合材料、2-氯酚(浓度50 mg/L)模型污染物溶液,以及采自沙特吉达某乳制品企业的实际乳品废水。
3:实验设备与材料清单:
设备包含XRD(布鲁克AXS-D8)、场发射扫描电镜(QUANTAFEG 250)、PL光谱仪(RF-5301)、紫外可见分光光度计(瓦里安Cary 100 Scan)、HACH紫外可见分光光度计(LANGE DR-6000)、水热反应釜及玻璃反应器;材料包括氢氧化钠、七水合硫酸锌、亚硫酸钠、天然石墨片、醋酸锌、硫化钠、2-氯酚、去离子水、丙酮、乙醇及作为参比物质的BaSO4。
4:8)、场发射扫描电镜(QUANTAFEG 250)、PL光谱仪(RF-5301)、紫外可见分光光度计(瓦里安Cary 100 Scan)、HACH紫外可见分光光度计(LANGE DR-6000)、水热反应釜及玻璃反应器;材料包括氢氧化钠、七水合硫酸锌、亚硫酸钠、天然石墨片、醋酸锌、硫化钠、2-氯酚、去离子水、丙酮、乙醇及作为参比物质的BaSO4。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:合成过程涉及氧化石墨烯与醋酸锌混合后加入硫化钠,140°C水热处理16小时,经过滤、洗涤和干燥制得材料。光催化实验包括将催化剂分散于2-氯酚溶液或乳品废水中,进行暗吸附后光照处理,定时取样并通过分光光度法和平板计数法分析。重复使用性测试通过离心分离、洗涤和干燥对失活催化剂进行多循环处理。
5:数据分析方法:
降解数据拟合Langmuir-Hinshelwood模型分析准一级动力学,通过测量光密度值和平板计数评估抗菌活性,采用统计技术解析表征数据。
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X-ray diffraction
D8
Bruker AXS
Analyzing the crystalline structure of synthesized samples
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Field emission scanning electron microscopy
QUANTAFEG 250
Netherlands
Exploring the morphologies of the samples
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Photoluminescence spectroscopy
RF-5301
Measuring photoluminescence properties of samples
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Detecting absorbance spectra of samples
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HACH
Analyzing the degradation of 2-CP by measuring absorbance at 274 nm
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Hydrothermal reactor
Heating the precipitate during synthesis at 140°C for 16 h
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