Citation: Fu-Xue Wang, Xiao-Hong Yi, Chong-Chen Wang, Ji-Guang Deng. Photocatalytic Cr(VI) reduction and organic-pollutant degradation in a stable 2D coordination polymer[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(12): 2141-2149. doi: 10.1016/S1872-2067(17)62947-4
一种稳定二维配位聚合物用于光催化还原Cr(VI)及降解有机污染物
本文利用水热法合成了一种新型配位聚合物Zn(bpy)L(BUC-21)(H2L=顺1,3-二苄基咪唑-2-酮-4,5-二羧酸,bpy=4,4'-联吡啶).对BUC-21进行了包括傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重(TGA)、CNH元素分析和紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)在内的系列表征,并选择Cr(VI)和四种典型有机染料作为目标污染物探究了BUC-21的光催化性能.
结果表明,BUC-21在340 ℃以下时能保持骨架稳定,其带隙值(Eg)为3.4 eV.紫外光照射30 min后,BUC-21对Cr(VI)还原效率可达到96%,远高于相同条件下的商业二氧化钛P25(39%).此外,BUC-21还能高效降解亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(Rh B)、甲基橙(MO)和活性红X-3B(X-3B)等有机染料污染物,其降解速率同样优于P25.比如,在紫外光照射下,P25完全降解X-3B需要21 min,而BUC-21仅需9 min,表明BUC-21具有比P25更好的光催化活性.将BUC-21用于同时光催化还原Cr(VI)与降解X-3B反应,结果表明,较单一污染物组分而言,Cr(VI)还原效率不变而染料降解效率降低.活性物质捕捉实验结果证明,造成上述现象的原因在于Cr(VI)消耗了光生电子,抑制超氧自由基(·O2-)的生成,而·O2-是降解X-3B的主要活性物质.此外,BUC-21具有很好的耐酸耐碱性能,能在pH值为2-12范围内保持稳定,且表现出超高的光催化活性。循环实验表明,BUC-21具有良好的稳定性和重复利用性.
English
Photocatalytic Cr(VI) reduction and organic-pollutant degradation in a stable 2D coordination polymer
-
Key words:
- Photocatalysis
- / Cr(VI) reduction
- / Organic dyes
- / Coordination polymers
- / Degradation
-
-
[1] W. L. Yang, Y. Liu, Y. Hu, M. J. Zhou, H. S. Qian, J. Mater. Chem., 2012, 22, 13895-13898.
-
[2] G. D. Chen, M. Sun, Q. Wei, Z. M. Ma, B. Du, Appl. Catal. B, 2012, 125, 282-287.
-
[3] E. PetersonRoth, M. Reynolds, G. Quievryn, A. Zhitkovich, Mol. Cell. Biol., 2005, 25, 3596-3607.
-
[4] C. Liu, R. N. Jin, X. K. Ouyang, Y. G. Wang, Appl. Surf. Sci., 2017, 408, 77-87.
-
[5] A. M. Zayed, N. Terry, Plant Soil, 2003, 249, 139-156.
-
[6] S. Pipileima, S. Ray, L. Menan Devi, R. Mohan B, G. Srinikethan, B.C. Meikap (Eds.) Materials, Energy and Environment Engineering:Select Proceedings of ICACE 2015, Springer Singapore, Singapore, 2017, 137-144.
-
[7] C. C. Wang, J. R. Li, X. L. Lv, Y. Q. Zhang, G. S. Guo, Energy Environ. Sci., 2014, 7, 2831-2867.
-
[8] D. Z. Shen, J. X. Fan, W. Z. Zhou, B. Y. Gao, Q. Y. Yue, K. Qi, J. Hazard. Mater., 2009, 172, 99-107.
-
[9] C. C. Wang, X. D. Du, J. Li, X. X. Guo, P. Wang, J. Zhang, Appl. Catal. B, 2016, 193, 198-216.
-
[10] L. A. M. Ruotolo, J. C. Gubulin, Chem. Eng. J., 2009, 149, 334-339.
-
[11] F. Rodriguez-Valadez, C. Ortiz-Exiga, J. G. Ibanez, A. Alator-re-Ordaz, S. Gutierrez-Granados, Environ. Sci. Technol., 2005, 39, 1875-1879.
-
[12] C. Barrera-Díaz, V. Lugo-Lugo, G. Roa-Morales, R. Natividad, S. A. Martínez-Delgadillo, J. Hazard. Mater., 2011, 185, 1362-1368.
-
[13] C. E. Barrera, J. Hazard. Mater., 2012, 223-224, 1-12.
-
[14] H. L. Ma, Y. W. Zhang, Q. H. Hu, D. Yan, Z. Z. Yu, M. L. Zhai, J. Mater. Chem., 2012, 22, 5914-5916.
-
[15] R. D. Ludwig, C. M. Su, T. R. Lee, R.T. Wilkin, S. D. Acree, R. R. Ross, A. Keeley, Environ. Sci. Technol., 2007, 41, 5299-5305.
-
[16] P. V. A. Padmanabhan, K. P. Sreekumar, T. K. Thiyagarajan, R. U. Satpute, K. Bhanumurthy, P. Sengupta, G. K. Dey, K. G. K. Warrier, Vacuum, 2006, 80, 1252-1255.
-
[17] J. J. Testa, M. A. Grela, M. I. Litter, Environ. Sci. Technol., 2004, 38, 1589-1594.
-
[18] L. M. Wang, N. Wang, L. H. Zhu, H. W. Yu, H. Q. Tang, J. Hazard. Mater., 2008, 152, 93-99.
-
[19] Z. H. Diao, X. R. Xu, D. Jiang, J. J. Liu, L. J. Kong, G. Li, L. Z. Zuo, Q. H. Wu, Chem. Eng. J., 2017, 315, 167-176.
-
[20] M. N. Chong, B. Jin, C. W. K. Chow, C. Saint, Water Res., 2010, 44, 2997-3027.
-
[21] H. Tong, S. X. Ouyang, Y. P. Bi, N. Umezawa, M. Oshikiri, J. H. Ye, Adv. Mater., 2012, 24, 229-251.
-
[22] X. J. Liu, L. K. Pan, T. Lv, G. Zhu, Z. Sun, C. Q. Sun, Chem. Comm., 2011, 47, 11984-11986.
-
[23] J. F. Qu, D. Y. Chen, N. J. Li, Q. F. Xu, H. Li, J. H. He, J. M. Lu, Appl. Catal. B, 2017, 207, 404-411.
-
[24] L. X. Yang, Y. Xiao, S. H. Liu, Y. Li, Q. Y. Cai, S. L. Luo, G. M. Zeng, Appl. Catal. B, 2010, 94, 142-149.
-
[25] W. Zhang, Y. B. Wang, Z. Wang, Z. Y. Zhong, R. Xu, Chem. Comm., 2010, 46, 7631-7633.
-
[26] H. H. Chen, X. Q. Xiong, L. L. Hao, X. Zhang, Y. M. Xu, Appl. Surf. Sci., 2016, 389, 491-495.
-
[27] P. Wang, Y. Sheng, F. Z. Wang, H. G. Yu, Appl. Catal. B, 2018, 220, 561-569.
-
[28] Y. Lu, G. Liu, J. Zhang, Z. C. Feng, C. Li, Z. Li, Chin. J. Catal., 2016, 37, 349-358.
-
[29] K. L. He, J. Xie, X. Y. Luo, J. Q. Wen, S. Ma, X. Li, Y. P. Fang, X. C. Zhang, Chin. J. Catal., 2017, 38, 240-252.
-
[30] D. Z. Lu, W. Q. Chai, M. C. Yang, P. F. Fang, W. H. Wu, B. Zhao, R. Y. Xiong, H. M. Wang, Appl. Catal. B, 2016, 190, 44-65.
-
[31] L. Shi, X. G. Meng, T. Wang, H. B. Zhang, K. Chang, H. M. Liu, J. H. Ye, Adv. Sci., 2015, 2, 1500006.
-
[32] M. A. Nasalevich, M. Van Der Veen, F. Kapteijn, J. Gascon, CrystEngComm, 2014, 16, 4919-4926.
-
[33] A. M. Kirillov, Y. Y. Karabach, M. V. Kirillova, M. Haukka, A. J. L. Pombeiro, Cryst. Growth Des., 2012, 12, 1069-1074.
-
[34] M. Ranocchiari, J. A. van Bokhoven, Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 6388-6396.
-
[35] S. Horike, Y. Inubushi, T. Hori, T. Fukushima, S. Kitagawa, Chem. Sci., 2011, 3, 116-120.
-
[36] Z. J. Li, J. Yao, Q. Tao, L. Jiang, T. B. Lu, Inorg. Chem., 2013, 52, 11694-11696.
-
[37] P. Kanoo, G. Mostafa, R. Matsuda, S. Kitagawa, T. K. Maji, Chem. Commun., 2011, 47, 8106-8108.
-
[38] A. C. Kizzie, A. G. Wong-Foy, A. J. Matzger, Langmuir, 2011, 27, 6368-6373.
-
[39] B. Liu, H. Miao, L. Y. Pang, L. Hou, Y. Y. Wang, Q. Z. Shi, CrystEngComm, 2012, 14, 2954-2958.
-
[40] R. J. Kuppler, D. J. Timmons, Q. R. Fang, J. R. Li, T. A. Makal, M. D. Young, D. Q. Yuan, D. Zhao, W. J. Zhuang, H. C. Zhou, Coord. Chem. Rev., 2009, 253, 3042-3066.
-
[41] J. J. Li, C. C. Wang, H. F. Fu, J. R. Cui, P. Xu, J. Guo, J. R. Li, Dalton Trans., 2017, 46, 10197-10201.
-
[42] X. D. Du, C. C. Wang, J. Zhong, J. G. Liu, Y. X. Li, P. Wang, J. Environ. Chem. Eng., 2017, 5, 1866-1873.
-
[43] D. Chisca, L. Croitor, E. B. Coropceanu, O. Petuhov, G. F. Volodina, S. G. Baca, K. Krämer, J. Hauser, S. Decurtins, S. X. Liu, M. S. Fonari, Cryst. Growth Des., 2016, 16, 7011-7024.
-
[44] L. P. Zhang, J. F. Ma, J. Yang, Y. Y. Pang, J. C. Ma, Inorg. Chem., 2010, 49, 1535-1550.
-
[45] J. Wang, Y. H. Zhang, H. X. Li, Z. J. Lin, M. L. Tong, Cryst. Growth Des., 2015, 7, 2352-2360.
-
[46] S. B. Wang, X. C. Wang, Small, 2015, 11, 3097-3112.
-
[47] M. Rakibuddin, R. Ananthakrishnan, Appl. Surf. Sci., 2016, 362, 265-273.
-
[48] W. Y. Huang, N. Liu, X. D. Zhang, M. H. Wu, L. Tang, Appl. Surf. Sci., 2017, 425, 107-116.
-
[49] R. Y. Zhang, W. C. Wan, D. W. Li, F. Dong, Y. Zhou, Chin. J. Catal., 2016, 38, 313-320.
-
[50] L. J. Shen, R. W. Liang, L. Wu, Chin. J. Catal., 2015, 36, 2071-2088.
-
[51] H. M. Zhao, Q. S. Xia, H. Z. Xing, D. S. Chen, H. Wang, ACS Sustain. Chem. Eng., 2017, 5, 4449-4456.
-
[52] L. J. Shen, W. M. Wu, R. W. Liang, R. Lin, L. Wu, Nanoscale, 2013, 5, 9374-9382.
-
[53] X. B. Wang, J. Liu, S. Leong, X. C. Lin, J. Wei, B. Kong, Y. F. Xu, Z. X. Low, J. F. Yao, H. T. Wang, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8, 9080-9087.
-
[54] J. X. Low, S. W. Cao, J. G. Yu, S. Wageh, Chem. Comm., 2014, 50, 10768-10777.
-
[55] Y. J. Cui, Y. X. Wang, H. Wang, F. Cao, F. Y. Chen, Chin. J. Catal., 2016, 37, 1899-1906.
-
[56] M. S. Akple, J. X. Low, Z. Y. Qin, S. Wageh, A. A. Al-Ghamdi, J. G. Yu, S. W. Liu, Chin. J. Catal., 2015, 36, 2127-2134.
-
[57] Bruker AXS, SMART, Version 5.611, Bruker AXS, Madison, WI, USA, 2000.
-
[58] Bruker AXS, SAINT, Version 6.28, Bruker AXS, Madison, WI, USA, 2003.
-
[59] SADABS, V2.03, Bruker AXS, Madison, WI, 2000.
-
[60] G. M. Sheldrick, SHELX-97, Göttingen University, Germany, 1997.
-
[61] X. L. Chen, B. Zhang, H. M. Hu, F. Fu, X. L. Wu, T. Qin, M. L. Yang, G. L. Xue, J. W. Wang, Cryst. Growth Des., 2008, 8, 3706-3712.
-
[62] T. Ma, M. X. Li, Z. X. Wang, J. C. Zhang, M. Shao, X. He, Cryst. Growth Des., 2014, 14, 4155-4165.
-
[63] C. G. Silva, A. Corma, H. García, J. Mater. Chem., 2010, 20, 3141-3156.
-
[64] J. L. Wang, C. Wang, W. B. Lin, ACS Catal., 2012, 2, 2630-2640.
-
[65] J. Guo, J. F. Ma, B. Liu, W. Q. Kan, J. Yang, Cryst. Growth Des., 2011, 11, 3609-3621.
-
[66] Y. Ku, I. L. Jung, Water Res., 2001, 35, 135-142.
-
[67] S. J. Yang, J. H. Im, T. Kim, K. Lee, C. R. Park, J. Hazard. Mater., 2011, 186, 376-382.
-
[68] J. Guo, J. Yang, Y. Y. Liu, J. F. Ma, CrystEngComm, 2012, 14, 6609-6617.
-
[69] Z. Zhang, J. Yang, Y. Y. Liu, J. F. Ma, CrystEngComm, 2013, 15, 3843-3853.
-
[70] Y. Park, Y. Na, D. Pradhan, B. K. Min, Y. Sohn, CrystEngComm, 2014, 16, 3155-3167.
-
[71] X. H. Qi, Z. H. Wang, Y. Y. Zhuang, Y. Yu, J. L. Li, J. Hazard. Mater., 2005, 118, 219-225.
-
[72] T. Alammar, A. V. Mudring, ChemSusChem, 2011, 4, 1796-1804.
-
[73] Y. Wu, J. Feng, B. Xie, L. K. Zou, Y. L. Li, Z. Q. Li, J. Inorg. Organ-omet. Polym. Mater., 2017, 27, 1243-1251.
-
[74] Z. H. Ai, J. L. Wang, L. Z. Zhang, Chin. J. Catal., 2015, 36, 2145-2154.
-
[75] X. Y. Tang, Z. C. Fan, C. Wen, Y. H. Hu, W. Y. Yin, H. J. Cheng, Y. S. Ma, R. X. Yuan, Inorg. Chim. Acta, 2016, 451, 148-156.
-
[76] S. F. Li, X. Wang, Q. Q. He, Q. Chen, Y. L. Xu, H. B. Yang, M. M. Lü, F. Y. Wei, X. T. Liu, Chin. J. Catal., 2016, 37, 367-377.
-
[77] X. F. Hu, H. H. Ji, F. Chang, Y. M. Luo, Catal. Today, 2014, 224, 34-40.
-
[78] S. G. Schrank, H. J. José, R. F. P. M. Moreira, J. Photochem. Pho-tobiol. A Chem., 2002, 147, 71-76.
-
[79] X. Zhao, J. H. Qu, H. J. Liu, C. Hu, Environ. Sci. Technol., 2007, 41, 6802-6807.
-
[80] Y. S. Cao, J. X. Chen, L. Huang, Y. L. Wang, Y. Hou, Y. T. Lu, J. Mol. Catal. A Chem., 2005, 233, 61-66.
-
[81] M. Alvaro, E. Carbonell, B. Ferrer, F. X. Llabres Qi Xamera, H. Garcia, Chem. Eur. J., 2007, 13, 5106-5112.
-
[82] C. Gao, J. Wang, H. X. Xu, Y. J. Xiong, Chem. Soc. Rev., 2017, 46, 2799-2823.
-
[83] E. M. Dias, C. Petit, J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 22484-22506.
-
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 4
- 文章访问数: 1244
- HTML全文浏览量: 109

下载: