FeS2/WS2/CoS2三元纳米复合材料的简易构建及其对罗丹明B光催化去除性能的增强

《ChemistrySelect》：Facile Construction of FeS2/WS2/CoS2 Ternary Nanocomposite for Improved Photocatalytic Removal of Rhodamine-B

　　

摘要

本研究采用水热法合成了一种新型的FeS₂/WS₂/CoS₂三元纳米复合材料。通过X射线衍射仪验证了合成材料的形成；利用傅里叶变换红外光谱仪通过金属-硫键验证了其官能团；采用紫外-可见分光光度计验证了其光吸收特性；通过扫描电子显微镜验证了其表面特性；利用能量色散X射线光谱仪验证了其元素组成，并通过透射电子显微镜获取了其二维内部图像。通过罗丹明B染料的降解测试了所合成FeS₂/WS₂/CoS₂三元纳米复合材料的光催化效率。在20瓦可见光源照射下，FeS₂/WS₂/CoS₂三元纳米复合材料表现出良好的功能。通过调节实验参数——光源、光强、染料浓度、催化剂用量和pH值——最大化了降解效果。在pH 7条件下，合成的FeS₂/WS₂/CoS₂三元纳米复合材料在100分钟内降解了99.6%的罗丹明B。此外，实验表明所合成的三元纳米复合材料具有pH依赖性光催化效能，并通过Arrhenius图评估了热力学参数（E_a = 39.14 kJ mol^?1，ΔH = 36.61 kJ mol^?1，ΔG = 87.23 kJ mol^?1，ΔS = -39.91 JK^?1 mol^?1）。通过将回收催化剂重复使用五次检验了催化剂的稳定性，结果表明光催化效率从98.6%降低至96.5%。清除剂研究表明，超氧阴离子（•O₂^?）和羟基自由基（•OH）均参与了罗丹明B的降解过程。

图形摘要

采用水热法成功合成了一种新型的FeS₂/WS₂/CoS₂三元纳米复合材料，并通过XRD、FT-IR、UV-可见光谱、SEM、EDX和TEM等系统表征方法确认了其结构形成、光学性能、形貌和元素组成。所合成的FeS₂/WS₂/CoS₂异质结构被证明是一种高效、稳定且可规模化的材料，适用于环境治理、污水处理和可持续农业应用。

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者提出合理请求后获得。