磁场辅助CoFe?O?/氧化石墨烯纳米复合材料可见光催化降解亚甲基蓝和刚果红的研究

《Scientific Reports》：Magnetic-field-assisted photocatalytic activity of CoFe?O?/graphene oxide nanocomposite for dye degradation

　　

摘要

从废水中有效去除持久性有机染料仍然是一个重大的环境挑战。本研究介绍了 CoFe₂O₄/氧化石墨烯（CF/GO）纳米复合材料的水热合成，并评估了其在磁场辅助下可见光照射降解亚甲基蓝（MB）和刚果红（CR）的光催化性能。使用 SEM、EDX、TEM、XRD、FTIR、Raman、UV-Vis DRS 和 VSM 技术进行了全面表征。氧化石墨烯（GO）的引入将带隙从 2.4 eV 降低到 1.9 eV，增强了可见光吸收，同时该纳米复合材料保持了强铁磁性（Ms = 53.29 emu/g, Hc = 949 Oe），便于磁性回收。在可见光照射下，CF/GO 纳米复合材料在 90 分钟内对 MB 和 CR 的降解效率分别达到了 84% 和 74%。施加外加磁场（0.5 T）后，效率分别进一步提高到 98% 和 86%。这种增强归因于洛伦兹力诱导的载流子分离，它抑制了复合并增加了活性氧物种的产生，主要是 ^•O?? 和 h?。该光催化剂表现出优异的可重复使用性，经过五个循环后仍保持超过 93% 的效率。这些发现表明，CF/GO 纳米复合材料是一种高效、磁性分离的废水处理光催化剂，并强调了磁场辅助在铁氧体 - 石墨烯系统中的协同效应。