BaO/石墨烯纳米复合材料的一锅法合成及其光电催化降解有机染料研究：新型制备策略与性能评估

本文推荐采用溶胶-凝胶自燃烧法成功制备BaO/石墨烯纳米复合材料，通过XRD、SEM等表征证实其四方晶系结构。研究证明该材料在光电催化（PEC）过程中可通过产生·OH自由基高效降解亚甲蓝（MB），15分钟内降解率达98.7%，且循环5次后仍保持93%活性，为废水处理提供新型绿色解决方案。

　　

材料

硝酸钡（Ba(NO₃)₂，纯度99.9%）和柠檬酸（C₆H₈O₇，纯度99.5%）均购自德国Sigma-Aldrich公司。超高纯度石墨烯纳米片由埃及碳材料公司提供。氯化钠（NaCl，98%）、亚甲蓝染料（C₁₆H₁₈N₃SCl）、硝酸钠（NaNO₃，98%）及对苯醌（C₆H₄O₂，99%）等试剂分别从LOBA Chem和Sigma Aldrich采购。

XRD分析

通过X射线衍射（XRD）在2θ为15°-70°范围内分析合成的BaO纳米颗粒（NPs）和BaO/石墨烯纳米复合材料（NCs）的晶体结构。图2(a)显示BaO NPs和BaO/G NCs的衍射图谱，图2(b)确认BaO特征峰位于2θ为19.45°（120晶面）、23.92°（100）、24.15°（101）、27.85°（111）、32.40°（110）、35.24°（200）、42.03°（103）、45.85°（211）、46.92°（222）、57.22°（114）和60.73°（222）处。衍射图谱表明...

结论

采用溶胶-凝胶自燃烧法成功合成BaO及BaO/G纳米复合材料。XRD测试表明复合材料保持BaO典型的四方晶系结构。SEM和HR-TEM显示随机分布的类球形BaO/G NCs均匀锚定于石墨烯片层。EDX和元素映射谱证实材料纯度，BET分析显示平均孔径为17.552 nm。BaO与BaO/G-3 NCs的带隙能（E_g）分别从3.956 eV降至3.875 eV。石墨烯修饰的BaO材料展现出卓越的光电催化性能...

作者贡献声明

Mai S.A. Hussien： 原始稿撰写、研究调查、资金获取、形式分析。

Ahmed T. Mosleh： 原始稿撰写、资金获取、形式分析、数据整理、概念设计。

Elbadawy A. Kamoun： 文稿审阅与编辑、验证、项目管理。

V. Ganesh： 资金获取、形式分析、数据整理。

Wafa Shamsan Al-Arjan： 资源协调、项目管理。

H.Y. Zahran： 软件处理、形式分析、数据整理。

资金支持

作者感谢沙特国王大学研究生与研究事务副院长通过大型研究项目（编号RGP2/462/46）对本研究的资助。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本研究结果的已知经济利益冲突或个人关系。