目前,ZnO已广泛应用于污染物的光降解,然而,它在可见光照射下的光催化性能较差。在此,研究者结合静电纺丝、水热和原位沉积技术制造了可见光驱动的PVDF/ZnO/Ag2O异质结构光催化剂。作为基体材料,电纺PVDF纳米纤维易于回收和再利用。ZnO纳米棒锚定PVDF纳米纤维具有较高的比表面积,可提供丰富的光催化活性位点。作为光敏剂,氧化银纳米粒子提高了可见光光催化效率。PVDF/ZnO/Ag2O复合光催化剂在紫外和可见光照射下均表现出优异的光催化性能,这是由于增强的电子-空穴分离/转移和拓宽的可见光吸收范围。在可见光照射下,PVDF/ZnO/Ag2O纳米复合材料的动力学常数分别比PVDF/Ag2O和PVDF/ZnO高出24.4倍和6.73倍。此外,PVDF/ZnO/Ag2O纳米复合材料在回收和再利用方面表现出较高的稳定性,从而大大拓宽了它们在环境修复领域的实际应用。
图1.(a)PVDF/ZnO/Ag2O异质结构制备示意图。(b)PVDF、(c)PVDF/ZnO和(d)PVDF/ZnO/Ag2O纳米复合材料的SEM图像。PVDF/ZnO/Ag2O纳米复合材料的(e)低放大倍率、(f)高分辨率TEM图像以及(g)SAED光谱和(h)EDX映射。
图2.(a)PVDF/Ag2O、PVDF/ZnO和PVDF/ZnO/Ag2O的XRD谱。(b)PVDF/Ag2O、PVDF/ZnO和PVDF/ZnO/Ag2O的XPS全扫描光谱。PVDF/ZnO/Ag2O光催化剂中(c)C1s、(d)Zn2p、(e)Ag3d和(f)O1s的高分辨率XPS光谱。
图3.不同时间的动态水接触角测试:(a)PVDF/Ag2O,(b)PVDF/ZnO,和(c)PVDF/ZnO/Ag2O纳米复合材料。
图4.PVDF/Ag2O、PVDF/ZnO和PVDF/ZnO/Ag2O纳米复合材料的(a)UV-DRS吸收光谱、(b)相应的带隙、(c)PL光谱和(d)光电流响应。
图5.(a)PVDF/Ag2O、PVDF/ZnO和PVDF/ZnO/Ag2O纳米复合材料在紫外光照射下的光降解率和(c)动力学曲线。(b)PVDF/Ag2O、PVDF/ZnO和PVDF/ZnO/Ag2O纳米复合材料在可见光照射下的光降解率和(d)动力学曲线。PVDF/ZnO/Ag2O纳米复合材料在(e)紫外线和(f)可见光照射下的重复循环光降解试验。
图6.(a)ZnO/Ag2O异质结构的能带结构。PVDF/ZnO/Ag2O光催化剂在(b)紫外和(c)可见光照射下的降解机理。