圆形片状纳米复合材料Ag/ZnO-ZrO2微波辅助合成与多模式光催化罗丹明B

高　宇　李　莉　易春雄　王　双　宋　强　张剑琦(齐齐哈尔大学材料科学与工程学院，齐齐哈尔　6006)(齐齐哈尔大学化学与化学工程学院，齐齐哈尔　6006)(营口北方糖业有限公司，营口　5000)

圆形片状纳米复合材料Ag/ZnO-ZrO2微波辅助合成与多模式光催化罗丹明B

高宇1,3李莉＊,1,2易春雄2王双1宋强2张剑琦2
(1齐齐哈尔大学材料科学与工程学院，齐齐哈尔161006)
(2齐齐哈尔大学化学与化学工程学院，齐齐哈尔161006)
(3营口北方糖业有限公司，营口115000)

采用微波辅助结合沉淀法制备了以ZnO为主体的纳米复合材料Ag/ZnO-ZrO2。通过X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和N2吸附-脱附等表征手段研究了微波辐射对Ag/ZnO-ZrO2晶型结构、形貌及表面物理化学性质的影响。结果表明，在200 W微波辐射作用下，该样品晶型结构未发生明显变化，但Ag的衍射峰明显增强，同时，其晶粒尺寸、光吸收性质和表面物理化学性质等方面则发生改变，尤其是样品Ag/ZnO-ZrO2的形貌呈现了圆形片状结构。分别在紫外和微波辅助条件下对纳米复合材料的光催化性能进行了一系列考察，同时为了进一步评价所合成样品在太阳光作用下的实用价值，又考察了Ag/ZnO-ZrO2在模拟日光条件下的光催化性能。结果显示，紫外光作用下，纳米复合材料Ag/ZnO-ZrO2的光催化活性高于市售P25以及未经微波处理的样品，且在微波辅助光催化条件下，其活性有较大程度提高。200 W微波功率下所合成样品Ag/ZnO-ZrO2在模拟日光作用下显现出较高活性。另外，根据紫外光条件下对光催化活性物种的捕获实验提出了Ag/ZnO-ZrO2可能的光催化机理。

Ag/ZnO-ZrO2；微波辅助合成；多模式光催化；罗丹明B

随着现代工业的迅速发展和日常生活消耗的增长，解决环境污染和开发再生能源已经成为了国际社会的首要课题之一。相关研究显示，对环境污染物处理效果良好的光催化氧化技术正成为解决环境污染问题的新宠儿。由于光催化技术处理有机污染物可以直接利用光能在室温下进行反应，并且所使用的催化剂一般无毒、无害且易于回收，所得到的产物通常为无机离子、CO2和H2O，无二次污染。因此，光催化技术正在成为一种具有实际应用前景的绿色环境保护技术[1-5]。

目前，光催化降解有机污染物的研究中，应用较多的光催化剂主要有TiO2和ZnO等半导体材料，其中，ZnO是一种比较重要的半导体光催化材料，研究者们已经对其进行了大量研究，并报道了许多关于纳米级ZnO的制备方法，例如，溶胶-凝胶法、溶液蒸发分解法、模板辅助生长法、化学合成法和气相反应法，并据此合成出了多种形态结构的ZnO，如双椎体、哑铃型、椭圆体、球体、纳米管等[6-11]。然而，由于ZnO光催化时对太阳光利用率低和光生电子-空穴对易重结合等问题的存在，致使研究者们开始尝试着将贵金属或其它半导体氧化物与ZnO复合[12-14]。利用贵金属Ag等纳米粒子的SPR效应，将其作为可见光俘获和产生电子的中心。在增加了ZnO对光的利用率的同时也减少了光生电子-空穴对的重结合，大大提高ZnO的光催化效率，或者通过复合的方式修饰ZnO。期望利用两者之间的协同作用来提高ZnO的光催化氧化能力。当然，一些通过改善ZnO形貌来提高其活性的研究也是不错的研究思路[15-16]。

微波辅助合成是近年来一种新型的合成纳米材料的辅助技术[17-18]。由于微波在合成时可对物质进行整体同步加热，当微波穿透物质时可使物质整体的分子或原子同时发生偶极化，通过剧烈运动而同步升温。且对于无规整外形的物体，其也比其它加热方式加热均匀，还可以使物质内部发生一些有利的物理或化学变化，从而得到性能十分优异的纳米半导体材料。Ou等[19]曾利用微波辅助合成的方法以二氧化钛为原料制备氮掺杂二氧化钛纳米管，所合成的纳米管的光催化活性比采用P25制备的样品高3倍。Ghule等[15]则利用微波辅助技术简单、快速地合成了形貌优异的ZnO纳米棒。显然，在合成光催化半导体材料方面，微波辅助合成具有一定的优势。

为此，本文利用微波辅助结合沉淀法合成了Ag/ZnO-ZrO2，一方面期望微波辐射对合成样品的物理性质以及光催化性能产生影响；另一方面，考虑到Ag具有SPR效应且对可见光有良好的吸收，同时可以在一定程度上改变光催化中的电子传导方式，减少光生电子-空穴的重结合几率，提高光催化反应效率。因此，研究中考虑在微波辐射作用下，将Ag复合到材料中，同时，考虑到ZrO2和ZnO均为性能较好的光催话材料，而ZnO的导带低于ZrO2的导带，在光催化反应过程中可以利用它们导带上电子的传输，从而有效减少光生电子与空穴对的重组，提高光催化效率和量子产率。另外，在多种光催化模式下考察其光催化活性，以期得到具有高光催化活性的ZnO为主体的纳米光催化材料。本文旨在探究微波辅助合成对ZnO为主体纳米复合材料Ag/ZnOZrO2的形貌与光催化性能方面的影响。

1　实验部分

1.1试剂与仪器

正丁氧基锆(C16H36O4Zr)购于上海迈瑞尔化学技术有限公司；乙酸锌(Zn(Ac)2·2H2O)、碳酸氢钠(NaHCO3)和硝酸银等购于天津凯通化学试剂有限公司；商用光催化剂P25 (Degussa)和罗丹明B(RB)等购于天津市光复精细化工研究所；实验所用试剂均为分析纯，全部实验用水均为二次蒸馏水。

1.2催化剂合成

乙酸锌、碳酸氢钠、硝酸银和氧氯化锆按2∶3.5∶0.1∶0.1的物质的量之比混合于120 mL去离子水中，搅拌2 h，得到白色前驱体悬浮液。将上述前驱体悬浮液在冷凝回流条件下，按照微波辐射1 min 停1 min的时间周期，累计辐射时间5 min，以200 W的微波功率对前驱体辐射处理，再自然冷却至室温后进行抽滤、水洗。所得乳白色沉淀于80℃下真空干燥，再经500℃下煅烧2 h。所获样品根据微波功率标记为AZR-000和AZR-200。另外，为了对比研究，本文按相同方法制备了未经微波辐射的ZnO单体，并标记为Z-000。

1.3表征

样品的XRD采用德国Bruker-AXS (D8)X射线衍射仪进行分析，辐射源为石墨单色器滤波的Cu Kα线，λ=0.154 1 nm，加速电压及电流为40 kV 和40 mA，扫描范围20°～80°。。样品的XPS谱采用VG-ADES400 X射线光电子能谱仪(Mg K-ADES源残留气体压力小于10-8Pa测试)进行测定。样品的UV-Vis/DRS采用北京普析通用公司生产的TU-1901型紫外-可见分光光度计(积分球)测定。样品的SEM分析采用日本日立公司的S-4700扫描电镜，工作电压为5 kV。样品的TEM分析采用日本日立公司H-7650的透射电镜(加速电压是100 kV)。样品的比表面积和孔径由美国康塔公司的Quantachrome NovaWin2型物理吸附仪测定(测定温度为77 K)。样品溶液的吸光度由北京普析通用公司生产的TU-1901型紫外-可见分光光度计测定。

1.4多模式光催化实验

多模式光催化实验内容包括：紫外光催化，微波辅助光催化，模拟日光光催化反应[20]。紫外光催化实验中采用125 W高压汞灯作为紫外光源(内置式，主要发射线位于313.2 nm)。微波辅助光催化反应中，采用微波无极灯(U型)作为微波辅助光源(内置式，紫外光谱发射区主要位于280 nm)，功率为15 W，微波反应器输出功率为600 W。采用1 000 W氙灯(外置式，发射光谱位于紫外光区和近红外光区)作为模拟日光辅助光源。光催化实验中的罗丹明B等染料浓度均为50 mg·L-1。紫外、微波辅助、模拟日光3种模式下实验所需催化剂用量分别为0.09、0.50 和0.15 g，反应液用量分别为90、500和90 mL。

文子自两三日前罹患感冒，今朝状况急起直下，故邀请竹内氏诊察，同氏立即来临，是大约九点之事。守候至二点二十分，虽试各种治疗，但最后无其效果，后来文子陷昏迷，下午二点二十分左右死去。不过此前，由竹内氏指示派人邀请池田治疗，但在外出中，因而邀请东京府病院所雇彪杰玛(译者注：Tjaico Wiebenga Beukema)氏，虽同氏立刻来到，但其时死时已到，故不能救命，可悲。龄四年十个月也。即明治八年三月十八日诞生。病名急性脑水肿也。

多模式光催化实验过程：将一定量的催化剂分散到染料溶液中，超声10 min，避光搅拌30 min，达到吸附-脱附平衡后，激发光源，待光源发光稳定后开始光催化实验，每间隔一段时间进行取样，离心分离，并通过TU-1901双光束紫外-可见分光光度计在染料的λmax处测定其吸光度值。光照后的催化剂经乙醇与去离子水洗涤后干燥，煅烧回收备用。

2　结果与讨论

2.1XRD分析

图1　Z-000、AZ-000、AZR-000、AZR-200、ZrO2和Ag的XRD图Fig.1 XRD patterns of Z-000, AZ-000, AZR-000, AZR-200, ZrO2and Ag

为了考察微波辐射对所合成样品Ag/ZnO-ZrO2的晶型和结晶度的影响，本文使用XRD对所合成的AZR-000和AZR-200两种样品以及Ag、ZnO和ZrO2进行了分析(见图1)。通过与单体ZnO、Ag和ZrO2的XRD图对比发现，在AZR-000和AZR-200 的XRD图中均出现了六方纤锌矿ZnO(JCPDS-36-1451)、立方面心Ag(JCPDS-04-0783)和具有单斜相晶型的ZrO2(JCPDS-83-0943)的衍射峰，表明在500℃的煅烧温度下，所合成的Ag/ZnO-ZrO2样品中同时存在单斜晶相ZrO2、六方纤锌矿ZnO和立方面心Ag，而且在微波辅助合成过程中，微波辐射功率未对其晶型产生影响。但同时，200 W微波辐射处理后，复合材料AZR-200中Ag的衍射峰明显高于AZR-000中Ag的相应衍射峰，这说明合成时微波辐射有利于Ag呈现更加完整的晶型，这与我们对复合材料Ag/ZnO微波合成的研究结果相一致[21]。另外，根据Scherrer公式计算出的AZR-000和AZR-200中ZnO的晶粒尺寸见表1，由表1可见，AZR-000和AZR-200中ZnO的晶粒尺寸基本一致，这与微波辐射合成ZnO和Ag/ZnO中晶粒尺寸的变化规律不完全一致，可能与ZrO2的掺入在一定程度上抑制了微波对晶粒尺寸的影响有关。

表1　不同样品的晶粒尺寸、比表面积、平均孔径和孔体积Table 1 Crystalline sizes, BET specific areas, average pore sizes and pore volumes of Ag/ZnO-ZrO2synthesized under different samples

2.2UV-Vis/DRS分析

为了考察Ag和ZrO2的复合以及微波辐射对复合材料Ag/ZnO-ZrO2的光吸收性质的影响，本文采用UV-Vis/DRS测试手段对AZR-000和AZR-200的吸收光谱进行了分析(见图2)。从图2A中可以观察到，与ZnO和ZrO2的吸收峰相比，样品AZR-000 和AZR-200的吸收边缘分别红移至大约434和437 nm处，并且从800 nm到大约430 nm范围内产生连续的吸收，该吸收与Ag的SPR效应对可见光可以产生良好的吸收有关。另外，根据公式：(αhν)n=K (hν-Eg)计算了AZR-000和AZR-200的带隙能(Eg)，其中K是定值，α是与Eg相关的吸收系数，hν是入射光子能量，h是普朗克常量，指数n是材料的直接带隙，其数值是1/2。通过绘制(αhν)1/2与hν的关系曲线(见图2B)，可获知Z-000和AZR-000和AZR-200 的Eg值分别为3.13、2.80和2.88 eV。显然，AZR-000 和AZR-200样品的带隙能明显低于Z-000样品，表明AZR样品的光吸收性能增强。另外，与AZ-000相比，AZR-000和AZR-200吸收光谱位于可见区的谱带没有出现明显的凸起，这可能是由于ZrO2的负载部分使Ag粒子周围产生了绝缘效应，从而在一定程度上减弱了Ag所引起的SPR效应[22]。再者，从图2中不难发现，经过200 W微波辐射处理的样品Ag/ZnO-ZrO2对可见光的吸收能力被增强，这应归因于复合材料在200 W微波辐射处理对Ag立方晶相结晶度的增强，该结果与我们曾报道的微波合成Ag/ZnO的研究结果相一致[21]。

图2　不同样品的UV-Vis/DRS光谱(A)以及Z-000、AZR-000和AZR-200Kubelka-Munk能量曲线标绘图(B)Fig.2 UV-Vis/DRS spectra of different samples (A) and the plot of transformed Kubelka-Munk function versus the energy (hν) of Z-000, AZR-000 and AZR-200 (B)

2.3SEM和TEM分析

为了考察合成时微波辐射对样品Ag/ZnO-ZrO2表面形貌的影响，本文对AZR-000和AZR-200两种样品进行了SEM和TEM分析(见图3和图4)。图3 A，B，C为不同放大倍率下AZR-000的表面形貌，由图3 A，B，C可见，AZR-000呈现为纳米颗粒且无规则的聚集，尺寸不一、形貌不规则。而从AZR-200的SEM照片(图3D,E,F)中可以观察到，AZR-200大范围呈圆形片状结构，并且各圆形片上均由规则排列的纳米颗粒构成，纳米颗粒间呈现孔隙。同时，在个别区域还出现了单一的球状纳米簇结构。为更好地观察微波辐射合成样品的内部结构，对样品AZR-200又进行了TEM分析。由图4可见，样品AZR-200的粒子分散均匀，粒子定向生长呈规则的圆片状，且粒子间堆积产生孔隙。同时，我们还发现样品AZR-200的TEM中有少量呈圆形的细小颗粒,这部分物质应该是负载在复合材料表面的银单质[23-24]。上述样品的结构形成机理分析如下：

图3　不同微波辐射功率下所合成Ag/ZnO-ZrO2样品的SEM照片: AZR-000(A, B, C); AZR-200(D, E, F)Fig.3 SEM images of Ag/ZnO-ZrO2synthesized under different microwave irradiation power: AZR-000(A, B, C); AZR-200(D, E, F)

图4　微波辐射合成样品AZR-200的TEM照片Fig.4 TEM images of AZR-200 synthesized under microwave irradiation

2.4XPS分析

为了分析样品Ag/ZnO-ZrO2的表面化学结构，本文采用XPS手段对AZR-200进行了测试。图5A 为AZR-200样品的全谱扫描分析结果，其主要含有Ag、Zn、O、Zr和C 5种元素。其中C元素应该来自于XPS测试真空系统中的油泵。图5 B为AZR-200中Ag的两个峰分别位于368.4和374.4 eV，这与单质Ag在Ag3d5/2和Ag3d3/2处的标准结合能相符[25]。图5C中，中心位于1 022.4和1 045.4 eV处的峰则对应ZnO中Zn2+的Zn2p3/2和Zn2p1/2轨道[26]。图5D中O1s的峰是非对称的，可将其拟合为2个对称的峰，这说明样品中的O以2种形式存在，位于532.5和531.0 eV的峰可归因于ZnO中的晶格氧和由表面羟基引起的化学吸附氧[27-29]。图5 E中，中心位于182.5和184.9 eV处的峰分别对应Zr4+在Zr3d5/2和Zr3d3/2处的标准结合能[30]。这些结果均符合样品Ag/ZnO-ZrO2中各组分化学价态。

图5　AZR-200的XPS全谱(A)和AZR-200中Ag3d (B)、Zn2p (C)、O1s (D)和Zr3d(E)的XPS谱图Fig.5 XPS full spectrum of the AZR-200(A) and the spectra of AZR-200 for Ag3d(B), Zn2p (C), O1s (D) and Zr3d (E)

图6　所合成的Ag/ZnO-ZrO2样品的N2吸附脱附等温线及使用BJH法测定的孔径分布曲线(插图): AZR-000(A)和AZ-200(B)Fig.6 Nitrogen adsorption-desorption isotherms and the pore size distributions calculated using the BJH method (inset) of the as-prepared Ag/ZnO-ZrO2: (A) AZR-000 and (B) AZ-200

2.5N2吸附-脱附分析

为了考察样品Ag/ZnO-ZrO2的表面物理化学性质，本文采用N2吸附-脱附测试手段对AZR-000和AZR-200进行了测定(见图6)。两者的N2吸附-脱附等温线类型均为Ⅳ并带有H3型滞后环，这说明Ag/ZnO-ZrO2具有介孔结构[31]。AZR-000和AZR-200的BET比表面积、孔体积和平均孔径见表1。通过这3组数据的比较可以发现，样品AZR-200经过微波辐射处理后，其BET比表面积、孔体积和平均孔径虽略有下降但变化不大，这一结果表明微波辐射在Ag/ZnO-ZrO2的合成过程中，对其表面物理化学性质的影响并不十分明显。另外，从二者孔径分布曲线(图6插图)来看，二者的孔径分布均比较宽泛，但AZR-200的孔径分布比AZR-000的更均匀，AZR-000的孔径分布所呈现的多样性可归因于无规则排列所导致的孔隙类型不一引起的，而AZR-200的孔径类型主要来自于圆形片状结构中粒子之间的缝隙和其纳米颗粒之间的夹缝[31]。

上述结果表明，在Ag/ZnO-ZrO2合成中，微波辐射一定程度上促使Ag、ZnO和ZrO2三者的前驱体粒子在成核和聚集的过程中进行规则、紧密的排列，从而降低粒子之间的间隙，导致比表面积、孔体积和平均孔径不高，并使孔径分布更均匀。

图7　(A)不同催化剂紫外光催化降解罗丹明B结果图；(B)不同催化剂紫外光催化降解罗丹明B反应动力学图；(C)不同催化剂模拟日光条件下罗丹明B降解率结果图；(D)不同催化剂微波辅助光催化降解罗丹明B结果图Fig.7 (A) Photocatalytic degradation profiles of the different catalysts for RB under UV irradiation; (B) Kinetics profiles of the different catalysts for RB under UV irradiation; (C) Photocatalytic degradation results of the different catalysts for RB under the simulated sunlight irradiation; (D) Phoctocatalytic degradation profiles of the different catalysts for RB under microwave-assisted irradiation

2.6光催化性能

为了考察Ag/ZnO-ZrO2的光催化活性，本文以RB为模型分子，分别在紫外、模拟日光和微波辅助的条件下对AZR-000和AZR-200的光催化活性进行了研究(见图7)。由图7A可见，两种Ag/ZnO-ZrO2复合材料的光催化降解速率要明显高于直接光解以及纯ZnO和市售P25的光催化降解效率，且在30 min内Ag/ZnO-ZrO2对RB的光催化降解程度均接近100%。另外，图7B为紫外光催化降解RB的ln (C0/Ct)与t的线性关系，由图7B可见，其反应速率基本遵循准一级反应动力学。根据图7A和图7B实验结果可知，AZR-000、AZR-200和AZ-200的光催化活性顺序如下：AZR-000＜AZ-200＜AZR-200。这一结果可以在一定程度上说明微波辐射的同时再加上ZrO2的负载可以提高Ag/ZnO的光催化活性。此外，如图7C和图7D所示，在模拟日光和微波辅助光催化条件下，各催化剂的活性高低基本与紫外条件下的光催化实验结果一致,说明该类Ag/ZnO-ZrO2催化剂在多种光催化降解模式下均具有良好的光催化活性。另外，需要强调的是，样品AZR-200微波辅助光催化中所表现出的高活性还与其形貌以及微波辐射有关。微波辅助光催化是在微波作用下，利用微波无极灯产生紫外光辐射，通过键断裂直接破坏有机污染物的结构，同时，微波能在催化剂上产生附加缺陷部位，高缺陷催化剂的极化效果能提高光生电子转移的可能性，抑制光生电子与空穴的再结合，从而使得催化剂光催化活性得以进一步增强[5,9]。

另外，光催化反应后，样品AZR-200经离心、水洗、醇洗和干燥等过程后，其紫外光催化循环实验的结果显示，反应3次后合成产物仍具有较高的活性。

综上所述，AZR-200样品具有较高的活性，其高光催化活性可归因于以下3点：(1)由于Ag具有SPA效应并且对可见光具有良好的吸收作用，适当的Ag负载减少了光生电子-空穴对的重结合并且增加了催化剂对光的利用率；(2)ZrO2与ZnO的协同作用进一步提高了光催化效率；(3)微波辐射处理不但提高了Ag/ZnO-ZrO2中Ag的结晶度和光吸收能力，同时还使其形貌更加规则，更有利于反应分子与光催化材料的充分接触与催化反应的发生。

为了研究Ag/ZnO-ZrO2光催化反应体系中起主要作用的活性物种，本文在相同紫外光照射实验条件下分别进行了对本醌(BZQ)、叔丁醇(TBA)和乙二胺四乙酸(EDTA)对超氧自由基(O2-)、羟基(·OH)和空穴(h+)的捕获实验，结果如图8。由图8可见，加入捕获剂后RB的光催化降解效率有着明显的下降，说明光催化反应体系中存在上述3种活性物种[32-33]。

据此，本文提出了Ag/ZnO-ZrO2可能的光催化反应机理(如图9)。Ag/ZnO-ZrO2在光催化过程中的电子转移主要分为2步：首先，由于ZnO的带隙能比ZrO2低[3]，当Ag/ZnO-ZrO2受到紫外光照射时，体系中ZnO先被激发，光生电子首先从ZnO价带(VB)被激发跃迁至导带(CB)，从而在价带上产生具有强氧化能力的空穴(h+)，同时在导带上产生具有还原能力的电子(e-)。其次，当ZrO2受到能量高于其Eg的光照射后，激发跃迁产生光生电子(e-)和空穴(h+)。由于ZnO的导带能级较ZrO2的导带能级低，所以ZrO2导带上的光生电子会传递至ZnO的导带上，从而抑制了ZrO2所产生的光生电子-空穴的重结合。另外，由于Ag和ZnO之间的费米能级低于ZnO的导带能级[34-35]，故无论ZnO导带上原来的电子还是来自于ZrO2的电子均可转移至纳米粒子Ag上，从而抑制了ZnO以及ZrO2所产生的光生电子-空穴的重结合。因此，Ag对ZnO和ZrO2均起到了电子捕获作用，提高了光催化效率。在光催化反应过程中，光生空穴会与催化剂表面吸附的OH-反应生成羟基自由基(·OH)，而光生电子则会与催化剂表面吸附的O2分子形成超氧自由基(·O2-)，这些光催化氧化作用中的活性物种可将RB降解、矿化[36-37]。

图8　Ag/ZnO-ZrO2紫外光催化捕获实验结果图Fig.8 Trapping experiments of Ag/ZnO-ZrO2during the photocatalytic reaction under UV irradiation

图9　Ag/ZnO-ZrO2的光催化反应可能机理示意图Fig.9 Schematic showing the possible mechanism of the photocatalytic reaction of Ag/ZnO-ZrO2

3　结　论

在200 W微波功率辐射下，通过结合沉淀法制备了复合材料Ag/ZnO-ZrO2。与未经微波辐射处理的AZR-000相比，所制备的AZR-200中Ag的结晶度明显高于AZR-000且具有更高的可见光吸收能力。微波辐射处理使Ag/ZnO-ZrO2的表面形貌由无微波时的无序结构转化为圆形片状结构。同时，微波辐射作用下所合成的Ag/ZnO-ZrO2的多模式光催化活性均高于P25、ZnO和相同条件下所合成的Ag/ZnO-ZrO2，其较高的光活性不仅源于Ag的SPA效应、ZnO与ZrO2的协同作用，而且与微波辐射处理对Ag/ZnOZrO2形貌的影响有关。通过捕获实验所推断的Ag/ZnO-ZrO2可能的光催化反应机理表明，Ag对ZnO和ZrO2的电子捕获效应可分别抑制ZnO和ZrO2中光生电子-空穴的重结合，提高其光催化效率。

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Circular-Sheet Nanocomposite Ag/ZnO-ZrO2: Mircowave-Assisted Synthesis and Photocatalytic Degradation Rhodamine B under Multiple Modes

GAO Yu1,3LI Li＊,1,2YI Chun-Xiong2WANG Shuang2SONG Qiang2ZHANG Jiang-Qi2
(1College of Materials Science and Engineering, Qiqihar University, Qiqihar,Heilongjiang 161006, China)
(2College of Chemistry and Chemical Engineering, Qiqihar University, Qiqihar,Heilongjiang 161006, China)
(3Yingkou Northern Weeet Ltd, Yingkou,Liaoning 115000, China)

The nanocomposite Ag/ZnO-ZrO2was prepared by microwave-assisted during the synthetic process about ZnO with sedimentation. The effect of microwave irradiation about the crystal structure, morphology and surface physicochemical properties of Ag/ZnO-ZrO2were well characterized by X-ray diffraction (XRD), UV-Vis diffuse reflectance spectrum(UV-Vis/DRS), Scanning electron microscope(SEM), X-ray photoelectron spectroscopy and N2adsorption-desorption determination. The results indicated that, under the function of microwave irradiation, in addition to the crystal structure was not changed, the intensity of diffraction peaks of Ag increased. At the same time, the crystalline grain sizes, light absorption properties and specific surface area were changed, especially the morphology of Ag/ZnO-ZrO2presented circular sheet structure. The photocatalyticperformance of Ag/ZnO-ZrO2was estimated under the conditions of UV or microwave-assisted, moreover, the photocatalytic performance of Ag/ZnO-ZrO2under the mode of simulated sunlight was investigated for its practicability under sunlight. Under the function of UV light, the results have revealed that the activities of assample were much enhanced under the condition of microwave-assisted phtocatalytic. Furthermore, Ag/ZnO-ZrO2synthesized with microwave power 200 W showed the highest activities. The results above suggested that the photocatalytic activities of the as-sample can be enhanced by the way of microwave-assisted. In addiation, the possible photocatalytic mechanism of Ag/ZnO-ZrO2was proposed by the trapping of the photocatalyic activity species under UV irradiation.

Ag/ZnO-ZrO2; microwave-assisted synthesis; multi-mode photocatalysis; rhodamine B

O643.36

A

1001-4861(2016)03-0405-09

10.11862/CJIC.2016.057

2015-05-06。收修改稿日期：2015-12-24。

国家自然科学基金资助项目(No.21376126)、黑龙江省自然科学基金资助项目(No.B201106)、黑龙江省教育厅科学技术研究项目(No. 12511592)、黑龙江省政府博士后资助经费(No.LBH-Z11108)、黑龙江省政府博士后科研启动经费(No.LBH-Q13172)、齐齐哈尔大学2015年大学生学术科技创新团队资助项目和齐齐哈尔大学大学生创新创业训练计划项目(No.201510221077)资助。

＊通信联系人。E-mail：qqhrlili@126.com(L.Li), qqhrll@163.com; Tel:0452-2738206；会员登记号：S06N2317M1508。