SiO2@Ag@SiO2@TiO2核殼結構的制備及其光催化降解性能

遲聰聰, 屈盼盼, 任超男, 許馨, 白飛飛, 張丹潔

SiO2@Ag@SiO2@TiO2核殼結構的制備及其光催化降解性能

遲聰聰, 屈盼盼, 任超男, 許馨, 白飛飛, 張丹潔

(陜西科技大學 輕化工程國家級實驗教學中心, 陜西省造紙技術及特種紙品開發重點實驗室, 中國輕工業紙基功能材料重點實驗室, 中國輕工業功能印刷與運輸包裝重點實驗室, 西安 710021)

光催化是一種綠色且高效的降解染料污染物的方式, 在水污染治理中應用廣泛。本研究以SiO2為核層, 依次采用氧化還原法、改進的St?ber法及水熱法合成SiO2@Ag@SiO2@TiO2多層核殼結構作為光催化劑用于染料污染物降解, 并探討了硝酸銀(AgNO3)、正硅酸乙酯(TEOS)、鈦酸四丁酯(TBOT)等用量對包覆效果的影響。采用不同表征手段對樣品的微觀形貌、物相結構、孔結構參數和光電性能進行分析表征。結果表明, 當AgNO3、TEOS、TBOT與SiO2的質量比為5 : 2.4 : 6 : 1, 多層核殼結構每層均達到最優包覆效果。與SiO2@TiO2和SiO2@Ag@TiO2催化劑相比較, SiO2@Ag@SiO2@TiO2核殼結構的光催化劑具有更佳的光催化活性, 光照45 min可降解93%的MB溶液, 經4次循環后其光催化效率為90%。

核殼結構; 光催化; 二氧化鈦; 亞甲基藍

很多行業使用化學染料產生的廢水排放到環境中會破壞生態平衡, 并影響人們生活環境。因此, 開發高效的廢水處理技術尤為重要[1-2]。目前, 廢水處理技術主要有電凝聚、臭氧氧化、膜分離、芬頓技術、吸附和光催化等[3-10]。其中, 光催化技術憑借穩定高效且成本低的優勢獲得了廣泛應用。

常用的光催化劑有TiO2、ZnO、ZnS、Fe2O3和CuO等, 其中TiO2因低成本、無毒無害、生物相容性好等特點而得到廣泛應用, 但在實際應用中仍然存在一些不足, 比如對太陽光的利用率低、極易團聚、回收困難以及無法二次利用等[11-14]。因此, 研究者們采取多種方式對其進行改性, 負載改性是最常用的手段之一。SiO2是一種理想的負載基底, 具有可變的禁帶寬度、高熱穩定性、高機械強度和分散性良好等優點, 它與催化劑的協同作用可有效提升TiO2的光催化活性[15-17]。Yu等[18]制備了夾層結構的多孔Fe2O3@SiO2@TiO2復合微球, 其降解羅丹明B染料分子的光催化活性與Fe3O4@TiO2微球相比得到了顯著提高, 歸因于SiO2中間層是染料分子的良好吸附劑, 增強了污染物染料分子在多孔TiO2光活性層周圍的富集。Ullah等[19]通過低溫水熱處理將無定型TiO2結晶成銳鈦礦, 涂覆在SiO2表面制備多孔SiO2@TiO2納米粒子, 通過引入SiO2改善體系分散性從而更加高效地收集光。Pan等[20]通過原位水解獲得嵌入TiO2量子點的大孔徑SiO2泡沫, 發現SiO2泡沫孔壁與TiO2量子點間存在的錨固作用可有效抑制TiO2從銳鈦礦相向金紅石相轉變。SiO2作為TiO2納米粒子的核層支架被廣泛應用, 但仍存在一些問題, 例如TiO2粒子在SiO2表面的負載量難以控制, 使光催化增強效果不穩定。

本研究采用化學鍍法將納米Ag沉積在自制的SiO2表面獲得SiO2@Ag核殼結構, 為防止Ag的氧化在表面再沉積一層SiO2獲得SiO2@Ag@SiO2, 然后進行TiO2層包覆, 制得SiO2@Ag@SiO2@TiO2多殼型結構光催化劑。利用納米Ag與半導體間的肖特基勢壘來提高光激發電荷的分離效率, 增強對可見光的吸收, 從而有效提高核殼結構的光催化性能。

1 實驗方法

1.1 材料與試劑

正硅酸乙酯(TEOS)、硝酸銀(AgNO3)、戊二醛(C5H8O2)、六次亞甲基四胺(C6H12N4, HMTA)、氫氧化鈉(NaOH)、磷酸二氫鈉(NaH2PO4)和無水乙醇(C2H5OH)均為分析純, 購自天津市大茂化學試劑廠; 3-氨丙基三乙氧基硅烷(H2NCH2CH2CH2Si(OC2H5)3, APTES)和鈦酸四丁酯(C16H36O4Ti)均為分析純, 購自上海阿拉丁試劑有限公司; 氨水(NH3?H2O)(25%～28%)購自天津市富宇精細有限公司; 亞甲基藍(C16H18ClN3S)為分析純,購自天津市科密歐化學試劑有限公司。

1.2 核殼結構的制備

多層核殼結構的制備流程如圖1所示, 主要包括下列過程: SiO2微球表面氨基化、Ag層包覆、中間SiO2包覆以及外層TiO2包覆。

1.2.1 SiO2的合成及表面功能化

參考文獻[21]制備了平均粒徑380 nm的SiO2微球。取0.02 g SiO2微球分散至20 mL乙醇中, 并加入一定量APTES乙醇溶液與去離子水, 在室溫下低速攪拌2 h, 產物離心洗滌后得到表面氨基化的SiO2-NH2微球。

圖1 SiO2@Ag@SiO2@TiO2微球的制備流程圖

1.2.2 SiO2@Ag@SiO2@TiO2的制備

將SiO2-NH2微球分散至25 mL戊二醛溶液(5%, 0.01 mol/L磷酸緩沖液稀釋)中, 低速磁力攪拌3 h后得到負載醛基(–CHO)的SiO2微球, 用去離子水和乙醇離心洗滌后分散至20 mL乙醇中, 加入銀氨溶液, 在80 ℃水浴鍋中充分反應, 離心洗滌后得到SiO2@Ag。在此基礎上, 參考1.2.1包覆二氧化硅, 離心洗滌后獲得SiO2@Ag@SiO2。

采用HMTA作為包覆劑, 通過水熱法在SiO2@Ag@SiO2微球表面包覆TiO2。將表面功能化的粒子分散于20 mL無水乙醇和0.015 g HTMA的混合體系中, 超聲分散均勻后轉移至50 mL反應釜, 再滴加一定量TBOT, 在150 ℃烘箱中反應12 h, 離心洗滌后得SiO2@Ag@SiO2@TiO2。

1.3 分析表征

采用X射線衍射儀(XRD, D/max2200PC, 日本理學)分析合成材料的物相結構, 使用CuK射線, 掃描速度6 (o)/min, 2=15o～80o; 采用拉曼光譜儀(DXRxi, THEM, 美國)表征合成材料的每層相成分; 采用掃描電子顯微鏡(SEM, S-4800, 日立)和透射電子顯微鏡(Tecnai G2 F20 S-TWIN, FEI, 美國)觀察材料的微觀形貌和和核殼結構; 采用比表面積分析儀(BET, ASAP2460, 上海麥克莫瑞提克)分析樣品的比表面積, 將0.2 g樣品裝入測量管內, 在300 ℃下脫氣1 h后, 置于裝有氮氣的測試臺上, 測定樣品的吸附BET曲線; 采用三電極電化學工作站(Gamry 600, 美國蓋默瑞)分析光電化學性能, Ag/AgCl電極、鉑片和涂有光催化劑的ITO導電玻璃分別作為參比電極、對電極和工作電極, 0.5 mol/L的Na2SO4溶液作為電解液, 制備工作電極: 將4 mg樣品分散在0.5 mL去離子水中, 然后用移液槍吸取懸浮液, 均勻涂覆在導電玻璃上, 室溫下自然風干即可。

1.4 光催化性能分析

亞甲基藍是印染廢水的典型污染物之一, 難降解且具有毒性。因此, 以亞甲基藍模擬染料廢水進行光催化降解實驗, 取20 mg光催化劑樣品加入到100 mL的10 mg/L的亞甲基藍溶液中, 在完全黑暗的條件下磁力攪拌30 min, 使混合溶液達到吸附?脫附平衡。以500 W氙燈作為可見光光源, 在光反應器中照射混合溶液, 每隔10 min取5 mL懸浮液用200 nm濾膜過濾, 用UV5型紫外–可見分光光度計對試樣進行分析, 掃描波長范圍為200～800 nm, 評估樣品的光催化性能。

2 結果與討論

2.1 微觀形貌分析

2.1.1 AgNO3用量的影響

不同AgNO3用量制備的SiO2@Ag微球的SEM形貌如圖2所示。當AgNO3/SiO2質量比為2 : 1時, 納米Ag粒的包覆呈稀疏的點綴狀, 有些微球表面幾乎沒有負載; 當AgNO3/SiO2質量比為3 : 1時, 幾乎每個微球表面都有Ag粒, 但分布仍較為稀疏; 當AgNO3/SiO2質量比為4 : 1時, 包覆明顯優化, 除個別SiO2微球表面包覆不致密外, 大部分微球表面都負載了致密的Ag層; 當AgNO3/SiO2質量比為5 : 1時, Ag粒間接觸緊密且密集負載于SiO2微球表面, 包覆效果最佳。因此, 包覆Ag層的AgNO3/SiO2最佳質量比為5 : 1, 此時SiO2@Ag微球直徑約為385 nm, 包覆納米Ag層厚度約5 nm。

SiO2@Ag微球的STEM照片、選定區域EDS能譜、TEM及HRTEM照片如圖3所示。圖3(a, c)顯示了中間SiO2與邊緣Ag區域的亮度差異, 可以清晰地看到SiO2@Ag呈核殼結構, 納米Ag顆粒能夠在SiO2微球表面形成致密包覆, 但Ag顆粒粒徑不均一, 導致包覆層不平整。由圖3(b)可知, 產物氧含量為67%, 硅含量為29%, 銀含量為4%。圖3(d)顯示納米粒子的晶格間距為0.223 nm, 對應Ag(111)晶面(PDF 04-0783)。

2.1.2 TEOS用量的影響

包覆SiO2前, 先對SiO2@Ag微球進行熱處理,改善納米Ag顆粒大小不均勻以及微球表層不平整的問題。圖4顯示了熱處理前后微粒表面的微觀結構, 從中可以看出, 熱處理后SiO2@Ag核殼結構整體上仍為規整的球狀, 且大部分納米Ag顆粒熔融鋪展, 微球表面更光滑平整, 這有利于后續包覆過程。

圖2 不同AgNO3/SiO2質量比制備SiO2@Ag微球的SEM照片

(a) 2 : 1; (b) 3 : 1; (c) 4 : 1; (d) 5 : 1

圖3 SiO2@Ag微球的(a) STEM照片, (b) 選定區域EDS能譜, (c) TEM照片和(d) HRTEM照片

圖4 500 ℃高溫處理前(a)和后(b) SiO2@Ag微球的SEM照片

不同TEOS/SiO2質量比制備的SiO2@Ag@SiO2微球的SEM照片如圖5所示, 可以看出, 隨著TEOS用量增加, 包覆效果逐漸改善, SiO2微粒從點綴狀包覆趨于致密包覆。當TEOS/SiO2質量比為2.4 : 1時, 可對Ag層形成致密包覆, 繼續增大質量比會使SiO2粒徑增加, 影響微球表面的平滑度, 并且硅層過厚會阻礙納米Ag與TiO2的協同光催化效應。因此, TEOS/SiO2最佳質量比為2.4 : 1, 此時SiO2@Ag@SiO2微球直徑約405 nm, 外層SiO2球體直徑約20 nm。

2.1.3 TBOT用量的影響

為了與SiO2@Ag@SiO2@TiO2進行對比, 本研究還制備了SiO2@Ag@TiO2。不同TBOT用量制備的SiO2@Ag@TiO2核殼結構的SEM照片如圖6所示, 從圖中可以看出, 隨著TBOT/SiO2質量比由3 : 1增大至6 : 1, 包覆效果逐步改善, 生成的TiO2微粒趨向致密包覆; 繼續增大TBOT用量會使TiO2殼層厚度增加, 容易出現TiO2顆粒自身堆積現象。因此, TBOT/SiO2最佳質量比為6 : 1。

圖5 不同TEOS/SiO2質量比制備的SiO2@Ag@SiO2微球的SEM照片

(a) 0.9 : 1; (b) 1.4 : 1; (c) 1.9 : 1; (d) 2.4 : 1

圖6 不同TBOT/SiO2質量比制備SiO2@Ag@TiO2微球的SEM照片

(a) 3 : 1; (b) 4 : 1; (c) 5 : 1; (d) 6 : 1; (e) 7 : 1; (f) 8 : 1

圖7(a)清晰顯示了SiO2@Ag@SiO2@TiO2微球的多殼型結構, 圖中黑色顆粒是未被高溫熔融的Ag粒, 表層TiO2包覆致密, 這增大了材料的比表面積。圖7(b)能譜分析顯示, O、Si、Ag和Ti各元素所占比例依次為70%、26%、3%和1%。圖7(c)顯示的微球表面TiO2的晶格間距0.351～0.357 nm, 對應銳鈦礦型(101)晶面(PDF 21-1272)。圖7(d)為樣品中O、Si、Ag、Ti的元素分布圖, Ag元素和Ti元素分散性良好, 在微球表面形成了均勻致密的包覆層。

圖7 SiO2@Ag@SiO2@TiO2微球的(a) TEM照片, (b) EDS能譜, (c) HRTEM照片和(d) O, Si, Ag和Ti的元素分布

2.2 物相結構分析

SiO2基微球的XRD譜圖如圖8所示, 由圖可知, 位于2=22°附近的SiO2非晶態與2=38°附近的Ag衍射峰經逐層包覆之后逐漸變弱, 說明每層都達到了均勻致密的包覆效果。對照標準卡片(PDF 04-0783), 位于2=38°、44°、65°和75°附近的衍射峰分別對應面心立方結構納米Ag的(111)、(200)、(220)和(311)晶面; 對照標準卡片(PDF 21-1272), 位于2=25.5°、37°、38°、48°、54°、63°和72°附近的衍射峰對應銳鈦礦型TiO2的(101)、(112)、(004)、(200)、(105)、(211)、(204)和(220)晶面。另外, 由于TiO2的(004)與銀的(111)晶面間距接近, 兩個衍射峰重疊。與SiO2@Ag@TiO2相比, 在中間加入SiO2后, 對應銳鈦礦型TiO2的衍射峰有一定程度增強, 且峰形更加尖銳, 說明引入SiO2促進了銳鈦礦相TiO2形成, 增加了結晶度。

2.3 BET分析

不同核殼結構的孔結構參數如表1所示。隨著包覆的殼層數增多, 微球的比表面積也不斷增大, 孔徑呈現狹窄化趨勢, 其中SiO2@Ag@SiO2@TiO2的比表面積達81.36 m2·g–1, 較其他三種材料顯著增大, 這有助于提高材料的光催化性能。4種核殼結構的氮氣吸附曲線如圖9示, 根據IUPAC分類得知, 不同材料均呈現典型的III型吸附等溫曲線。

圖8 不同SiO2基微球的XRD譜圖

表1 不同微球的孔結構參數

圖9 不同SiO2基微球的氮氣吸脫附曲線

2.4 光催化性能分析

不同樣品對應的ln(A/0)隨時間的變化曲線如圖10所示。在暗反應過程中, 這些樣品對MB溶液的降解率相似, 約為17%, 光照45 min, 光催化活性從大到小依次為SiO2@Ag@SiO2@TiO2> SiO2@Ag@TiO2>SiO2@TiO2, 可見引入Ag與SiO2提高了樣品的光催化性能, 達到預期效果。對SiO2@Ag@SiO2@TiO2進行降解亞甲基藍的循環實驗, 結果如圖11插圖所示, 光照45 min后可降解約93%的亞甲基藍溶液, 經4次循環后SiO2@Ag@SiO2@TiO2對亞甲基藍溶液的降解率仍可達90%。

瞬態光電流響應和阻抗可以從光生電荷分離和轉移的角度進一步探討光催化性能。在可見光照射下, 對不同樣品進行電化學實驗, 瞬態光電流如圖11(a)所示, SiO2@TiO2樣品在可見光照射下的光電流較弱, 峰值為2.2 μA·cm–2, 引入Ag后的樣品光電流明顯增強, 其中含有中間層SiO2的SiO2@Ag@SiO2@TiO2樣品的峰值達5.7 μA·cm–2且光生電子與空穴的復合率有所降低, 這表明該樣品具有更好的光生電荷分離效率和遷移速率。從電化學阻抗譜圖(圖11(b))中可以得到類似的結果, 圖中高頻區的曲線為圓弧狀, 圓弧半徑對應電荷轉移電阻的大小和光生電荷分離效率。半徑越小說明電荷轉移電阻小, 電荷分離效果越好。可以發現, SiO2@Ag@ SiO2@TiO2樣品的圓弧半徑最小, 即電荷轉移電阻最小, 這有利于光生電荷的分離和轉移。

圖10 不同樣品ln(At/A0)隨時間的變化曲線和SiO2@Ag@SiO2@TiO2降解MB的循環測試(插圖)

圖11 不同樣品的瞬態光電流響應(a)和電化學阻抗譜(b)

具有高分離效率和高遷移速率的SiO2@Ag@SiO2@TiO2催化劑表現出更為優異的光催化降解性能, 與上述降解實驗的結果一致。這歸因于Ag的表面等離子體共振效應所處波段與TiO2吸光波段相同, 兩者結合后可以顯著增強TiO2對光線的利用率。另一方面, TiO2的費米能級比Ag高, 光生電荷會從TiO2流向Ag, 直到費米能級匹配為止, 進行光催化時, 流向Ag的電荷不斷流失, 能極差一直存在, 電荷會持續轉移, 這有效抑制了電子–空穴對的復合, 提升了光催化活性。此外, 納米SiO2是一種惰性物質, 在溶劑中分散性良好, 作為殼層載體可以提供大的比表面積, 改善TiO2的團聚現象。SiO2作為中間層可以隔絕金屬與半導體, 避免Ag被氧化后削弱其等離子體效應。因此, 在多重作用下, SiO2@Ag@SiO2@TiO2催化劑的光催化降解性能得以提升。

3 結論

本研究通過氧化還原法、改進的St?ber法及水熱法制備了SiO2@Ag@SiO2@TiO2核殼結構材料, 并對其最優包覆條件和光催化性能進行了探討。研究發現, 當AgNO3/SiO2質量比為5 : 1、TEOS/SiO2質量比為2.4 : 1、TBOT/SiO2質量比為6 : 1時, 每層殼層皆可形成均勻致密的包覆, 并且中間SiO2層包覆可以提高銳鈦礦相TiO2的結晶度。所制備的SiO2@Ag@SiO2@TiO2材料在催化降解亞甲基藍溶液時表現出優異的光催化性能, 光照45 min亞甲基藍溶液的降解率可達93%, 4次循環后降解率保持在90%左右, 具有良好的穩定性。這得益于Ag負載增強了催化劑對光的吸收能力, 并且充當電子受體抑制光生電子與空穴的復合, 同時中間層SiO2有效緩解了Ag與半導體TiO2接觸后的氧化現象, 提升了光催化劑的性能。本研究為多殼型光催化劑的設計與制備及治理印染污水提供了新思路。

[1] Dawood S, Sen T K, Phan C. Synthesis and characterization of novel-activated carbon from waste biomass pine cone and its application in the removal of Congo Red dye from aqueous solution by adsorption., 2014, 225(1): 1–16.

[2] Mozia S, Szymański K, Michalkiewicz B,. Effect of process parameters on fouling and stability of MF/UF TiO2membranes in a photocatalytic membrane reactor., 2015, 142: 137–148.

[3] Tian Y S, He W H, Zhu X P,. Improved electrocoagulation reactor for rapid removal of phosphate from wastewater., 2017, 5(1): 67–71.

[4] Fu L Y, Wu C Y, Zhou Y X,. Ozonation reactivity charac-teristics of dissolved organic matter in secondary petrochemical wastewater by single ozone, ozone/H2O2, and ozone/catalyst., 2019, 233: 34–43.

[5] Chen W M, Gu Z P, Ran G L,. Application of membrane separation technology in the treatment of leachate in China: a review., 2021, 121: 127–140.

[6] Olvera-Vargas H, Oturan N, Oturan M A,. Electro-Fenton and solar photoelectron-fenton treatments of the pharmaceutical ranitidine in pre-pilot flow plant scale., 2015, 146: 127–135.

[7] Rashid R, Shafiq I, Akhter P. A state-of-the-art review on wastewater treatment techniques: the effectiveness of adsorption method., 2021, 28(8): 9050–9066.

[8] Buzzetti L, Crisenza G E M, Melchiorre P. Mecha-nistic studies in photocatalysis., 2019, 58(12): 3730–3747.

[9] LI X B, KANG B B, DONG F,. Enhanced photocatalytic degradation and H2/H2O2production performance of S-pCN/WO2.72S-scheme heterojunction with appropriate surface oxygen vacancies., 2021, 81: 105671.

[10] XIONG J, LI X B, HUANG J T,. CN/rGO@BPQDs high-low junctions with stretching spatial charge separation ability for photocatalytic degradation and H2O2production., 2020, 266: 118602.

[11] Wang R, Cai X, Shen F L. Preparation of TiO2hollow micros-pheres by a novel vesicle template method and their enhanced photo-catalytic properties., 2013, 39(8): 9465–9470.

[12] Natarajan S, Bajaj H C, Tayade R J. Recent advances based on the synergetic effect of adsorption for removal of dyes from waste water using photocatalytic process., 2018, 65(03): 201–222.

[13] Cui Z H, Wu F, Jiang H. First-principles study of relative stability of rutile and anatase TiO2using the random phase appro-ximation., 2016, 18(43): 29914–29922.

[14] LI X B, WANG W W, DONG F,. Recent advances in noncon-tact external-field-assisted photocatalysis: from fundamentals to applications., 2021, 11(8): 4739–4769.

[15] Yu J, Lei J, Wang L,. TiO2inverse opal photonic crystals: synthesis, modification, and applications-a review., 2018, 769: 740–757.

[16] Guitoume D, Achour S, Sobti N,. Structural optical and photoelectrochemical properties of TiO2films decorated with plasmonic silver nanoparticles., 2018, 154: 182–191.

[17] Fu X, Pan L, Li S,. Controlled preparation of Ag nanopar-ticle films by a modified photocatalytic method on TiO2films with Ag seeds for surface-enhanced Raman scattering., 2016, 363(15): 412–420.

[18] Yu X X, Liu S W, Yu J G. Superparamagnetic-Fe2O3@SiO2@TiO2composite microspheres with superior photocatalytic properties., 2011, 104(1/2): 12–20.

[19] Ullah S, Ferreira-Neto E P, Pasa A A,. Enhanced photocatalytic properties of core@shell SiO2@TiO2nanoparticles., 2015, 179: 333–343.

[20] Pan D L, Han Z Y, Miao Y C,. Thermally stable TiO2quantum dots embedded in SiO2foams: characterization and photocatalytic H2evolution activity., 2018, 229: 130–138.

[21] CHI C C, REN C N, QU P P,. Controllable synthesis of nano- silica and self-assembly of photonic crystals., 2021, 39(01): 117–125.

Preparation of SiO2@Ag@SiO2@TiO2Core-shell Structure and Its Photocatalytic Degradation Property

CHI Congcong, QU Panpan, REN Chaonan, XU Xin, BAI Feifei, ZHANG Danjie

(National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry Engineering Education, Shaanxi Province Key Laboratory of Papermaking Technology and Specialty Paper, Key Laboratory of Paper based Functional Materials of China National Light Industry, Key Laboratory of Functional Printing and Transport Packaging of China National Light Industry, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an 710021, China)

Photocatalytic degradation is an eco-friendly and high-efficiency way to degrade dye pollutants which has broad application prospects in water pollution control. In this study, the multi-layer core-shell structure of SiO2@Ag@SiO2@TiO2was synthesized by different methods as a photocatalyst for pollutant degradation, with oxidation-reduction method, modified St?ber method and hydrothermal method in turn. Effect of silver nitrate (AgNO3), tetraethyl orthosilicate (TEOS) and tetrabutyl titanate (TBOT) on the coating effect were discussed. Microstructure, phase structure, pore structure parameters and photoelectrical properties of SiO2-based multi-layer core-shell structure were systematically analyzed by various characterization methods while its degradation perfo-rmance of methylene blue (MB) was also studied and discussed. The results show that when the mass ratio of AgNO3, TEOS and TBOT to SiO2is 5 : 2.4 : 6 : 1, each layer of the multi-layer cored shell structure achieves the optimal coating effect. Compared with SiO2@TiO2and SiO2@Ag@TiO2, the core-shell structure of SiO2@Ag@SiO2@TiO2photocatalyst has the best photocatalytic activity. Its photocatalytic degradation efficiency is close to 93% after simulated visible light irradiation for 45 min, and degradation efficiency keeps at 90% after 4 cycles of recycling tests.

core-shell structure; photocatalysis; titanium dioxide; methylene blue

1000-324X(2022)07-0750-07

10.15541/jim20210685

TB333

A

2021-11-08;

2021-12-22;

2020-01-06

國家自然科學基金重點項目(31600476); 省級大學生創新創業訓練計劃(S202110708106); 陜西省提升公眾科學素質計劃(2021PSL68)

National Natural Science Foundation of China (31600476); Provincial College Students’ Innovation and Entrepreneurship Training Program (S202110708106); Shanxi Provincial Project to Improve the Scientific Quality of the Public (2021PSL68)

遲聰聰(1981–), 女, 副教授. E-mail: congcongchi@163.com

CHI Congcong (1981–), female, associate professor. E-mail: congcongchi@163.com