均质核壳结构ZnS的一步法合成及光催化性能.pdf

V01．36 高等学校化学学报 No．5 CHEMICALOFCHINESEUNIVERSITIES 939～944 2015年5月 JOURNAL 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) 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3lxm、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 中图分类号0649；0614文献标志码A 目前，微纳米尺度核壳材料的制备及性能研究引起了广泛的关注¨。J．通常该类材料需经以下过 程制备：首先合成核的部分，并通过反复析出和分散等过程进行纯化；其次将含有壳生长所用原料引 人核的体系中，制备核壳材料【3J．Debnath等Ho以十八烯为溶剂，用氧化镉、油酸、砷和三辛基膦合成 的一系列半导体核壳纳米晶．郝彦忠等旧。利用电化学方法在铟锡氧化物导电玻璃基底上制备了ZnO纳 用柠檬酸钠还原氯金酸法制得金溶胶，再以正硅酸乙酯为硅源，制得了Au／SiO：的核壳纳米粒子．由 此可见，该类核壳材料的制备不但需要多个过程才能完成，而且还必须经历不同体系及环境间的互相 转换，故而材料消耗大，制备步骤冗长．另外，该方法一般只能用于制备核、壳成分不同的材料，对于 用相同材料构建的均质¨叫核壳复合体系，尚未见报道． 近年来，微纳米尺度ZnS材料在催化、光电和传感等领域具有广阔的应用前景，制备该种材料， o．鉴 控制其粒度与构造，探索其尺度与形貌特征对其性能及应用的影响，已成为当前的研究热点¨卜17 于此，本文选择ZnS为模型物，采用简单的一步水热合成，以硝酸锌及硫脲为反应物，通过对反应温 度和时间等的优化与选择，获得了形貌新颖的核壳结构ZnS材料，实现了对产物的尺寸与形貌进行控 制的目标，并将其用于模拟有机污染物亚甲基蓝的催化降解过程，获得了预期的效果． 1 实验部分 1．1试剂与仪器 所用试剂均为分析纯，所用超纯水由MiUi—Q纯化制得． $4800型场发射扫描电子显微镜(SEM，日本日立公司)，加速电压5 显微镜(TEM，日本电子公司)，加速电压200 收稿日期：2014．12—12．网络出版日期：2015-04-14． 基金项目：国家自然科学基金(批准号资助． 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 万方数据 高等学校化学学报 司)，测试条件：铜靶(A=0．15406 3000型物理吸附仪(美国麦克公司)；带有紫外滤光片的氙灯 见分光光度计(日本岛津公司)；TriSar (PLS—SXE300C，北京泊菲莱公司)． 1．2样品的合成 mmol mmol 在室温下将0．90 mL去离子水中，加入0．36 SDS，磁力搅拌 Zn(NO，)：·6H：0溶于15 30min，再加入0．90mmol硫脲，继续搅拌30min后移入25mL衬有聚四氟乙烯的水热合成釜中，于 160℃烘箱中