均质核壳结构ZnS的一步法合成及光催化性能

doi:10.7503/cjcu20141093

高等学校化学学报 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (5): 939.doi: 10.7503/cjcu20141093

均质核壳结构ZnS的一步法合成及光催化性能

霍海玲, 吕丽云, 王虹()

天津大学化工学院, 天津化学化工协同创新中心, 绿色合成与转化教育部重点实验室, 天津 300072

收稿日期:2014-12-12 出版日期:2015-05-10 发布日期:2015-04-14
作者简介:联系人简介: 王虹, 男, 博士, 副教授, 主要从事功能材料研究. E-mail: hongwang@tju.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 50673075)资助

One-pot Synthesis of Homogeneous Core-shell ZnS Structures and Their Photocatalytic Properties^†

HUO Hailing, LÜ Liyun, WANG Hong^*()

Key Laboratory for Green Chemical Technology of Ministry of Education, Tianjin Co-Innovation Center of Chemical Science and Engineering, School of Chemical Engineering and Technology,Tianjin University, Tianjin 300072, China

Received:2014-12-12 Online:2015-05-10 Published:2015-04-14
Contact: WANG Hong E-mail:hongwang@tju.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.50673075)

摘要/Abstract

摘要：

以硝酸锌和硫脲为原料, 十二烷基硫酸钠为保护剂, 通过一步水热合成反应, 制备了具有核壳结构的微米级ZnS半导体材料. 该ZnS材料的核、壳成分相同, 晶体构造一致, 均为立方闪锌矿结构; 调节反应时间, 可以方便地控制壳层构造的生长与闭合程度; 优化反应条件得到整体尺寸约为3 μm、核壳结构特征突出的形貌新颖的ZnS微粒; 将ZnS材料用于亚甲基蓝的光降解反应, 其对目标降解物的降解效率与形貌特征有紧密联系, 壳层闭合程度越高, 降解效率越低. 在最优条件下, 该材料对亚甲基蓝的降解率可达97.3%.

关键词: 微米ZnS, 水热法, 均质核壳结构, 光催化

Abstract:

Homogeneous core-shell ZnS structures were synthesized via a one-pot hydrothermal route. Zinc nitrate and thiourea were used as the reactants. Simultaneously, sodium dodecyl sulfate was used as the capping agent. The results show that both the core and shell consist of the same chemical composition. Moreover, the formation and closure degree of the shell can be easily tailored by adjusting reaction time. Under optimal conditions, core-shell ZnS particles with the diameter of about 3 μm can be obtained. Finally, the obtained samples were used as photocatalysts for degradation of methylene blue solution under UV light irradiation. It turns out that the photocatalytic activities of ZnS particles are closely related to their morphology. Furthermore, the degradation efficiency of the core-shell ZnS particles could reach 97.3%.

Key words: Micrometer ZnS, Hydrothermal method, Homogeneous core-shell structure, Photocatalysis

中图分类号:

O649
O614

TrendMD:

霍海玲, 吕丽云, 王虹. 均质核壳结构ZnS的一步法合成及光催化性能. 高等学校化学学报, 2015, 36(5): 939.

HUO Hailing, LÜ Liyun, WANG Hong. One-pot Synthesis of Homogeneous Core-shell ZnS Structures and Their Photocatalytic Properties^†. Chem. J. Chinese Universities, 2015, 36(5): 939.

图/表 5

Fig.1 SEM image(A), TEM image(B), the profiles of EDS line scans analysis(C) and XRD pattern(D) of the sample prepared at 160 ℃ for 8 h(C) Curvers a, b stand for element Zn and S, respectively; (D) curves a, b stand for ZnS and JCPDS No. 05-0566, respectively.

Fig.2 SEM images of samples prepared at different temperatures for 8 h (A) 130 ℃; (B) 140 ℃; (C) 160 ℃; (D) 180 ℃.

Fig.3 SEM images of samples obtained at 160 ℃ in 1 h(A), 2 h(B), 8 h(C), 22 h(D) and 48 h(E)

Fig.4 Absorption spectra of methylene blue solution in the presence of ZnS sample prepared at 160 ℃ for 8 h under UV light irradiationUV irradiation time/min: a. 0; b. 30; c. 60; d. 90; e. 120; f. 150.

Fig.5 Photodegradation of methylene blue with different ZnS samples(A) and UV-Vis absorption spectra of different ZnS samples(B) Reaction time of sample/h: a. 8; b. 22; c. 48.

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