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以β-In2S3量子点为可见光光催化剂实现偶氮染料中萘磺酸基团缺陷辅助对称断裂

DOI：10.1007/s13204-018-0912-8 期刊：Applied Nanoscience 出版年份：2018 更新时间：2025-11-19 16:56:42
摘要： 用于合成偶氮染料颜料、橡胶加工化学品和药品的萘磺酸是一种会污染水体的致癌物质。本研究报道了可见光驱动下甲基橙染料中萘磺酸基团的对称裂解及其转化为中间化合物的过程。这些中间产物进一步降解为二氧化碳、硝酸盐、硫酸盐、水和氯等无机离子。采用β-In2S3量子点作为光催化剂，在可见光照射下实现了染料的完全降解。在均匀沉淀过程中，β-In2S3量子点（约9纳米）自组装形成具有高比表面积的微花结构（约50纳米）。这些量子点展现出尺寸依赖性的F2g、Eg和Ag1拉曼活性模态，其峰值分别位于~150 cm?1（In-In伸缩模态）、219 cm?1（In-S弯曲模态）和300 cm?1，对应立方相β-In2S3的振动模式。立方相β-In2S3量子点在可见光照射下具有光活性并能释放强氧化性OH·自由基。它们在紫外区（~380 nm）呈现强带间发射，并在电磁波谱的蓝光（~484 nm）、绿光（~580 nm）和红光（~600 nm）区域表现出宽频带缺陷发射。通过调节样品中In/S比例，可控制这些源于硫空位、铟间隙和氧掺杂的缺陷能带发射强度。这些缺陷增强了可见光吸收系数并提升了立方相β-In2S3量子点的光催化效率。因此，采用低In/S比例（1:1）、低用量20毫克且最短照射时间30分钟的立方β-In2S3量子点，实现了偶氮染料的缺陷辅助完全（100%）光降解。该光催化剂在30分钟可见光照射下可重复使用4次。立方β-In2S3量子点-微花结构是一种高效环保的光催化剂，即使在极低浓度下，通过直接日照30分钟也能消除染料污染水体的毒性。
作者： D. Anitha，Anita R. Warrier
机构： Nanophotonics Research Laboratory, Department of Physics, Academy of Maritime Education Training
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用β-In2S3量子点作为光催化剂研究偶氮染料中萘磺酸基团在可见光驱动下的对称裂解及其在水处理中的应用。

研究成果

研究表明，具有高比表面积和缺陷带密度的立方相β-In2S3微花结构作为高效可见光光催化剂，可实现偶氮染料的完全降解。该光催化剂可重复使用（效率略有下降），且在直射阳光下仍能有效发挥作用，适用于大规模水处理应用。

研究不足

该研究的局限性在于铟的稀缺性（铟在光电器件工业中应用广泛），以及光催化剂重复使用后光催化效率的降低。

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