磷酸银(Ag₃PO₄)是一种量子效率极高的可见光光催化剂,但其严重的光腐蚀问题(Ag⁺被光生电子还原为Ag⁰)一直是限制其实际应用的核心瓶颈。将电子接受体材料与Ag₃PO₄复合,将光生电子快速导出,是抑制光腐蚀的有效策略。氧化石墨烯量子点(GOQDs)是尺寸小于100nm的氧化石墨烯碎片,不仅具有独特的荧光特性和电子储存能力,其表面丰富的含氧官能团还能通过静电和氢键作用与Ag₃PO₄紧密结合。本研究通过简单的静电自组装,将GOQDs均匀地负载在Ag₃PO₄纳米颗粒表面。
在可见光照射下,GOQDs作为高效的电子“海绵”,迅速捕获Ag₃PO₄导带上的光生电子,并储存于其共轭π电子体系中。这一过程不仅极大地抑制了光生电子-空穴的复合,使得更多的空穴(h⁺)能参与氧化反应,更重要的是它阻止了电子直接还原Ag⁺为Ag⁰,从而从根源上抑制了Ag₃PO₄的光腐蚀。实验显示,GOQDs/Ag₃PO₄在可见光下对罗丹明B的降解速率是纯Ag₃PO₄的6倍。更为关键的是,在连续8次循环降解实验中,其催化活性仅下降不到15%,而纯Ag₃PO₄在3次循环后已几乎完全失活。
XRD和XPS分析证实,循环后GOQDs/Ag₃PO₄中Ag⁰的信号远弱于纯Ag₃PO₄。自由基捕获实验表明,空穴和超氧自由基是降解染料的主要活性物种。该研究通过GOQDs的电子萃取和保护作用,成功地在保持Ag₃PO₄高活性的同时,极大地提升了其光催化稳定性,为克服易光腐蚀半导体材料的固有缺陷提供了有效的纳米界面工程策略。该复合催化剂在印染废水的深度处理和环境中残留染料的去除方面具有广阔的应用前景。
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