泡沫镍网负载Ag3PO4/GO的光谱特性及光催化降解乙烯性能研究

摘要

果蔬储运过程中释放的乙烯是果蔬采后腐败变质的主要因素,如何减少或去除果蔬储运过程中释放的乙烯,成为果蔬保鲜领域亟待解决的问题.光催化氧化技术由于节能、环保和无污染等特点,在空气净化、污水处理和能源等领域应用非常广泛.利用光催化降解有机污染物的特性,制备了薄膜型光催化剂并用于光催化降解乙烯.以硝酸银为银源,三维金属泡沫镍网为载体,采用浸渍提拉法制备了一系列金属泡沫镍网负载磷酸银/氧化石墨烯(Ag3PO4/GO)薄膜复合材料,对所制备样品进行了X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)表征分析.结果表明:经过腐蚀氧化处理后的泡沫镍网表面形成了孔洞结构,为催化剂提供了更多的附着位点,利于催化剂的附着.Ag3PO4/GO薄膜成功负载在3D金属泡沫镍网表面,GO的引入并没有改变Ag3PO4的晶体结构.Ag3PO4中加入GO后,在可见光区的吸光度发生了明显的变化,随着GO量的增加,样品在可见光的吸收度增强,GO抑制了Ag3PO4中光生电子-空穴对的复合,有利于光催化性能的提升.以乙烯为降解目标,考察了可见光下不同GO质量百分比Ag3PO4/GO薄膜对光催化降解乙烯的影响,并对光催化降解过程进行了动力学分析,结果表明Ag3PO4/GO复合薄膜在可见光下表现出较强的光催化降解乙烯能力,加入适量GO可以明显的提升样品光催化降解乙烯的能力,样品AG/NF-2(GO占Ag3PO4质量百分数为2％)的光催化活性最高,光催化速率常数为1.72×10-3 min-1,与单一的Ag3PO4相比提高了181.96％,光催化活性显著提升.对AG/NF-2样品的光催化降解乙烯稳定性进行了测试,表明GO的引入,抑制了Ag3PO4的光腐蚀,光催化性能稳定.最后提出了泡沫镍网负载Ag3PO4/GO薄膜可见光催化降解乙烯的机理.本研究制备的薄膜型可见光响应催化剂为光催化技术在果蔬保鲜领域的应用提供了依据,具有潜在的使用价值.