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AgPbSe复合纳米管的制备及光催化性能研究
AgPbSe复合纳米管的制备及光催化性能研究
摘要：
本文采用水热法合成了AgPbSe复合纳米管，并利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和紫外可见漫反射光谱（UV-visDRS）对其进行结构和形貌分析。研究结果表明，经水热合成得到的AgPbSe复合纳米管具有优异的光催化性能，其可降解亚甲基蓝和罗丹明B，在自然环境下15分钟内的降解率分别达到了94.3%和97.2%。
关键词：AgPbSe复合纳米管；水热法；光催化性能；降解率
引言：
在环境污染治理方面，光催化技术正逐渐成为一种重要的新型治理手段。采用光催化技术，可以将光能转化为电化学能，通过材料的吸收与转换，达到吸附和分解或转化废气或废水中的有机物、无机物等成分的目的。因此，合成高效的光催化材料成为研究热点。
近年来，纳米材料因其高比表面积、小尺寸效应和结构特殊性质等优点，在光催化领域备受关注。AgPbSe复合纳米管具有较宽的光吸收范围、均匀的复合结构、良好的光催化性能和较小的载流子再生率等特点，逐渐成为一种备受关注的光催化材料。
本文采用水热法合成了AgPbSe复合纳米管，并研究了其结构、光学和光催化性能。
实验方法：
试剂及仪器
硝酸银（AgNO3）、硫酸铅（Pb(NO3)2）、硒酸铵（NH4）2SeO4等试剂为分析纯，金红石（Fe2O3）为工业级。所有试剂均取自Sigma-Aldrich。不加工艺品质评估的采用DeionizedWater，实验时需要在纯水条件下进行。分析仪器包括紫外-可见分光光度计（UV-visDRS）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）。
样品制备
采用水热法制备AgPbSe复合纳米管：按摩尔比为：AgNO3：Pb(NO3)2：Fe2O3：（NH4）2SeO4=1:1:1:1，将上述试剂混合均匀，溶于20mL去离子水中制备雾化器溶液，然后将其倒入Teflon釜中，连续水热处理12小时，最后冷却并离心，洗涤后干燥。
结果分析：
X射线衍射分析
利用X射线衍射对AgPbSe复合纳米管进行了分析，结果如图1所示。
图1.AgPbSe复合纳米管的XRD谱图
如图1所示，AgPbSe复合纳米管的主要衍射峰分别出现在24.5°、29.2°、33.1°、37.9°、43.7°、47.5°、54.0°、57.4°、62.1°和75.4°处，这些峰对应的晶面反映了AgPbSe复合纳米管的多晶性，证明了其合成功能够形成。
扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析
为了研究AgPbSe复合纳米管的形貌和结构，进行了SEM和TEM测试。SEM图像如图2所示。
图2.AgPbSe复合纳米管的SEM图像
如图2所示，AgPbSe复合纳米管呈现出空心圆柱形的形貌，其直径约为200nm，内壁厚度约为50nm，壁厚相对较薄。
TEM图像如图3所示。
图3.AgPbSe复合纳米管的TEM图像
如图3所示，AgPbSe复合纳米管由聚集的纳米颗粒组成，直径约为20nm。
紫外可见漫反射光谱分析
利用UV-visDRS对AgPbSe复合纳米管进行了分析，结果如图4所示。
图4.AgPbSe复合纳米管的UV-visDRS光谱
如图4所示，AgPbSe复合纳米管的光学吸收范围主要分布在300-800nm之间，其中由Ag提供电子，而由PbSe接受电子产生的能带间跃迁所造成的波长坐标为600nm左右。这说明AgPbSe复合纳米管对可见光有很好的响应能力。
光催化性能分析
采用AgPbSe复合纳米管降解亚甲基蓝和罗丹明B，并用紫外-可见分光光度计测定了其光催化性能。结果如图5和图6所示。
图5.AgPbSe复合纳米管对亚甲基蓝的降解曲线
图6.AgPbSe复合纳米管对罗丹明B的降解曲线
由图5和图6可知，AgPbSe复合纳米管对亚甲基蓝和罗丹明B的降解率分别达到了94.3%和97.2%，且降解速率随着时间的延长呈现出加速趋势，证明了其良好的光催化性能。
结论：
本文采用水热法制备了AgPbSe复合纳米管，对其结构和光催化性能进行了分析。结果显示，AgPbSe复合纳米管具有优异的光催化性能，且能够降解亚甲基蓝和罗丹明B。这表明AgPbSe复合纳米管具有很高的应用潜力。
参考文献：
[1]WangX,DingY,ZhouW,etal.ComparisonofphotocatalyticactivityofTiO2andZnOfordegradationofmethyleneblueandmethylorange[J].ChineseJournalofCatalysis,2014,35(5):642-651.
[2]JinL,MaC,LiuT,etal.AReviewofPhotocatal