过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (7): 728-735.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224341
曹铭睿, 吕晟汗, 金鑫, 刘光蓉, 翟锦丽, 黄强*
Mingrui CAO, Shenghan LÜ, Xin JIN, Guangrong LIU, Jinli ZHAI, Qiang HUNAG*
摘要: ZnO/石墨烯纳米结构复合材料在光电器件、传感器、光催化等领域展现出广阔的应用前景。本研究以体相ZnO为原料,将其溶解于氯化胆碱-尿素低共熔溶剂中,通过乙醇-水反溶剂沉淀法将ZnO纳米颗粒原位沉淀于石墨烯纳米片表面,经热处理后获得ZnO纳米颗粒/石墨烯纳米片(ZnO@G)复合材料。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射光谱(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及紫外-可见吸收光谱等表征手段,研究了复合材料的物理化学性能,并考察了其光催化降解亚甲基蓝的性能。研究表明,ZnO纳米颗粒均匀分散于石墨烯表面,有效扩展了光吸收范围。界面处通过Zn-O-C键连接,为两相间提供了电子转移通道。通过调控反溶剂的组成,可实现对ZnO颗粒尺寸和沉淀量的精准调节。ZnO@G在全光谱和可见光照射下均能高效降解亚甲基蓝,其主要活性物种为光生空穴氧化H2O和光生电子还原溶解氧所生成的超氧自由基(O_2^(?-))。本工作提供了一种将体相ZnO转变为纳米结构并均匀沉积于石墨烯片表面的新方法,自组装形成的ZnO@G可高效光催化降解亚甲基蓝染料,实验结果和活性物种的产生路径对理解ZnO@G复合材料的光催化机制具有参考价值。