可见光响应rGO-Ag10Si4O13复合材料的制备及光催化活性研究

可见光响应rGO-Ag10Si4O13复合材料的制备及光催化活性研究可见光响应rGO/Ag10Si4O13复合材料的制备及光催化活性研究

引言

近年来，可见光响应的光催化材料在环境净化和能源转化等方面引起了广泛的关注。石墨氧化物减少石墨氧化物（reducedgrapheneoxide，rGO）具有优异的导电性和光催化性能，被广泛应用于光催化材料的制备。此外，银硅酸盐（Ag10Si4O13）是一种具有良好光吸收性能和高可见光活性的材料。因此，制备rGO/Ag10Si4O13复合材料，通过rGO的导电性和Ag10Si4O13的光催化活性的协同效应，可以显著提高光催化材料的光催化活性。

一、材料制备

1.1rGO的制备

首先，采用改进的Hummers方法将天然石墨氧化为石墨氧化物（GO）。然后，通过化学还原法将GO还原成rGO。将GO分散在去离子水中，并将其加入到含有过量的还原剂（如氢气气氛中的乳酸）的溶液中。在搅拌条件下，GO逐渐被还原为rGO，并得到深色溶液。最后，将rGO溶液经过离心和洗涤，得到rGO粉末。

1.2Ag10Si4O13的制备

将适量的无水硅酸钠和硝酸银溶液混合搅拌，加入适量的无水乙醇，保持搅拌，反应24小时。反应结束后，将加热到100°C干燥，然后在焙烧下进行退火处理，以获得纯净的Ag10Si4O13。

1.3rGO/Ag10Si4O13复合材料的制备

将制备好的rGO和Ag10Si4O13依次混合，并在超声处理下均匀悬浮。得到悬浮液后，通过真空过滤将其离心，然后使用去离子水洗涤和干燥，最终得到rGO/Ag10Si4O13复合材料。

二、材料表征

利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对制备的rGO/Ag10Si4O13复合材料进行表征。结果显示，制备的rGO/Ag10Si4O13复合材料具有较好的形貌和结晶性，rGO纳米片层分散均匀，并且与Ag10Si4O13颗粒之间形成联结。

三、光催化活性研究

通过紫外可见光光谱仪测量rGO/Ag10Si4O13复合材料的光吸收性能，结果显示其在可见光区域具有良好的光吸收能力。进一步，使用罗丹明B（RhodamineB，RhB）作为模型有机污染物，研究rGO/Ag10Si4O13复合材料的光催化降解性能。将RhB溶液与rGO/Ag10Si4O13复合材料暴露在可见光下，随着光照时间的增加，RhB的浓度逐渐降低。说明rGO/Ag10Si4O13复合材料具有良好的光催化降解性能。

四、光催化机制研究

利用传递寿命测量和自由基捕获实验等方法，对rGO/Ag10Si4O13复合材料的光催化机制进行研究。结果显示，在可见光照射下，rGO/Ag10Si4O13复合材料产生了大量的羟基自由基（·OH），这是其高效光催化活性的主要原因之一。

结论

本研究成功制备了可见光响应的rGO/Ag10Si4O13复合材料，并对其光催化活性进行了研究。实验结果表明，制备的rGO/Ag10Si4O13复合材料具有良好的光吸收性能和高效的光催化降解性能，可望在环境净化和能源转化等领域得到广泛应用。此外，本研究还初步揭示了rGO/Ag10Si4O13复合材料的光催化机制，有助于进一步优化和改进该材料的光催化性能。

（注：以上内容仅为示例，不代表真实研究结果本研究成功制备了可见光响应的rGO/Ag10Si4O13复合材料，并证明其具有良好的光吸收性能和高效的光催化降解性能。通过研究光催化机制，发现rGO/Ag10Si4O13复合材料在可见光照射下能产生大量的羟基自由基（·OH），这是其高效光催化活性的主要原因之一。由