泉州师范学院潘晓阳教授--ZnO纳米片-rGO复合材料光催化乙烯氧化

   采用一步法在室温条件下制备了分级氧化锌纳米片还原氧化石墨烯(RGO)纳米复合材料。所制备的ZnO-RGO纳米复合材料由高度分枝的ZnO纳米片和RGO薄片装饰而成。研究发现，氧化石墨烯前驱体能有效地调节ZnO纳米片的支化结构。在合成过程中，通过控制氧化石墨烯的重量比，可以有效地调整分级氧化锌纳米片的形状。在模拟光照下，ZnO-RGO复合材料表现出良好的乙烯氧化光催化性能。通过优化氧化石墨烯质量比为2%，可以进一步提高ZnO-RGO光催化剂的光催化氧化性能，并表现出良好的稳定性。该反应中乙烯的矿化率为100%。详细的表征表明，RGO纳米片与ZnO纳米颗粒之间的密切接触增强了光氧化性能，这对提高光吸收强度、促进光诱导载流子的分离和迁移具有重要作用。

图 1. ZnO-RGO复合材料制备流程图。

图2. 样品的XRD谱图为:(a) GO、RGO和石墨;(b) ZnO和ZnO RGO复合材料。

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

图4。ZnO RGO- 2%纳米复合材料的透射电镜和高分辨率透射电镜图像。

图5 样品的XPS光谱:(a)测量光谱，(b) Zn 2p， (c) c 1s， (d) O 1s。

图6 (a)样品的紫外-可见DRS光谱。(b)对应的(αhν)^1/2 vs hν曲线。

图7 (a) ZnO RGO纳米复合材料上的C2H4光催化氧化。(b)流动模式下ZnO RGO-2%上的乙烯光氧化活性。

图8 k和k/S_BET在乙烯光氧化中的比较。

图9  模拟阳光照射下光催化剂的光电流响应。

图10。ZnO和ZnO-RGO纳米复合材料的发光光谱。

图11 模拟太阳光照下氧化锌RGO-2%纳米复合材料光催化乙烯降解回收试验。

  相关科研成果由泉州师范学院潘晓阳教授等人于2021年发表在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。