二氨基马来腈共聚合改性氮化碳光催化剂

郑华荣 张金水 王心晨 付贤智

引用本文: 郑华荣, 张金水, 王心晨, 付贤智. 二氨基马来腈共聚合改性氮化碳光催化剂[J]. 物理化学学报, 2012, 28(10): 2336-2342. doi: 10.3866/PKU.WHXB201209104 shu
Citation:  ZHENG Hua-Rong, ZHANG Jin-Shui, WANG Xin-Chen, FU Xian-Zhi. Modification of Carbon Nitride Photocatalysts by Copolymerization with Diaminomaleonitrile[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(10): 2336-2342. doi: 10.3866/PKU.WHXB201209104 shu

二氨基马来腈共聚合改性氮化碳光催化剂

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展计划(2013CB632405) (2013CB632405)

    国家自然科学基金(21033003,21173043)资助项目 (21033003,21173043)

摘要:

利用二氨基马来腈(DMNA)与二聚氰胺(DCDA)的高温共聚合反应, 制备了石墨相氮化碳 (g-C3N4), 并通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、透射电镜 (TEM)、氮气吸脱附实验 (N2-sorption)、电子顺磁共振 (EPR)、紫外-可见漫反射光谱 (UV-Vis DRS) 和荧光 (PL) 光谱等表征手段,系统考察了共聚合改性对g-C3N4晶体结构、化学结构、能带结构、织构、光吸收性能和光催化性能等的影响.研究结果表明:共聚合改性后氮化碳材料仍保持石墨相晶体结构, 但其π电子的离域性增强, 并在催化剂表面产生异质结构, 进而提高了氮化碳在可见光区域的光吸收性能, 并促进了光生载流子的有效分离. 性能评价结果显示, DMNA改性的氮化碳在可见光下光催化产氢活性明显高于未改性的样品, 当DMNA用量为0.01g时, 催化剂的产氢速率最高, 达到45.0 μmol·h-1, 为纯氮化碳样品的4.5倍.

English

    1. [1]

      (1) Liu, A. Y.; Cohen, M. L. Science 1989, 245, 841. doi: 10.1126/science.245.4920.841

      (1) Liu, A. Y.; Cohen, M. L. Science 1989, 245, 841. doi: 10.1126/science.245.4920.841

    2. [2]

      (2) Teter, D. M.; Hemley, R. J. Science 1996, 271, 53. doi: 10.1126/science.271.5245.53(2) Teter, D. M.; Hemley, R. J. Science 1996, 271, 53. doi: 10.1126/science.271.5245.53

    3. [3]

      (3) Kroke, E.; Schwarz, M.; Horath-Bordon, E.; Kroll, P.; Noll, B.;Norman, A. D. N. J. Chem. 2002, 26, 508. doi: 10.1039/b111062b(3) Kroke, E.; Schwarz, M.; Horath-Bordon, E.; Kroll, P.; Noll, B.;Norman, A. D. N. J. Chem. 2002, 26, 508. doi: 10.1039/b111062b

    4. [4]

      (4) Thomas, A.; Fischer, A.; ettmann, F.; Antonietti, M.; Müller,J. O.; Schlögl, R.; Carlsson, J. M. J. Mater. Chem. 2008, 18,4893. doi: 10.1039/b800274f(4) Thomas, A.; Fischer, A.; ettmann, F.; Antonietti, M.; Müller,J. O.; Schlögl, R.; Carlsson, J. M. J. Mater. Chem. 2008, 18,4893. doi: 10.1039/b800274f

    5. [5]

      (5) Donnet, C.; Erdemir, A. Surf. Coat.Technol. 2004, 76, 180.(5) Donnet, C.; Erdemir, A. Surf. Coat.Technol. 2004, 76, 180.

    6. [6]

      (6) ettmann, F.; Fischer, A.; Antonietti, M.; Thomas, A. Angew. Chem. Int. Edit. 2006, 45, 4467. doi: 10.1002/(ISSN)1521-3773(6) ettmann, F.; Fischer, A.; Antonietti, M.; Thomas, A. Angew. Chem. Int. Edit. 2006, 45, 4467. doi: 10.1002/(ISSN)1521-3773

    7. [7]

      (7) Zhao, H.; Lei, M.; Yang, X.; Jian, J.; Chen, X. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15722. doi: 10.1021/ja055877i(7) Zhao, H.; Lei, M.; Yang, X.; Jian, J.; Chen, X. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15722. doi: 10.1021/ja055877i

    8. [8]

      (8) Wang, X.; Maeda, K.; Thomas, A.; Takanabe, K.; Xin, G.;Carlsson, J. M.; Domen, K.; Antonietti, M. Nat. Mater. 2009, 8,76. doi: 10.1038/nmat2317(8) Wang, X.; Maeda, K.; Thomas, A.; Takanabe, K.; Xin, G.;Carlsson, J. M.; Domen, K.; Antonietti, M. Nat. Mater. 2009, 8,76. doi: 10.1038/nmat2317

    9. [9]

      (9) Maeda, K.;Wang, X.; Nishihara, Y.; Lu, D.; Antonietti, M.;Domen, K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 4940. doi: 10.1021/jp809119m(9) Maeda, K.;Wang, X.; Nishihara, Y.; Lu, D.; Antonietti, M.;Domen, K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 4940. doi: 10.1021/jp809119m

    10. [10]

      (10) Zhang, J.; Sun, J.; Maeda, K.; Domen, K.; Liu, P.; Antonietti,M.; Fu, X.;Wang, X. Energy Environ. Sci. 2010, 4, 675.(10) Zhang, J.; Sun, J.; Maeda, K.; Domen, K.; Liu, P.; Antonietti,M.; Fu, X.;Wang, X. Energy Environ. Sci. 2010, 4, 675.

    11. [11]

      (11) Wang, X.; Maeda, K.; Chen, X.; Takanabe, K.; Domen, K.; Hou,Y.; Fu, X.; Antonietti, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1680.doi: 10.1021/ja809307s(11) Wang, X.; Maeda, K.; Chen, X.; Takanabe, K.; Domen, K.; Hou,Y.; Fu, X.; Antonietti, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1680.doi: 10.1021/ja809307s

    12. [12]

      (12) Chen, X.; Jun, Y. S.; Takanabe, K.; Maeda, K.; Domen, K.; Fu,X.; Antonietti, M.;Wang, X. Chem. Mater. 2009, 21, 4093. doi: 10.1021/cm902130z(12) Chen, X.; Jun, Y. S.; Takanabe, K.; Maeda, K.; Domen, K.; Fu,X.; Antonietti, M.;Wang, X. Chem. Mater. 2009, 21, 4093. doi: 10.1021/cm902130z

    13. [13]

      (13) Di, Y.;Wang, X.; Thomas, A.; Antonietti, M. ChemCatChem2010, 2, 834. doi: 10.1002/cctc.201000057(13) Di, Y.;Wang, X.; Thomas, A.; Antonietti, M. ChemCatChem2010, 2, 834. doi: 10.1002/cctc.201000057

    14. [14]

      (14) Zhang, J.; Grzelczak, M.; Hou, Y.; Maeda, K.; Domen, K.; Fu,X.; Antonietti, M.;Wang, X. Chem. Sci. 2011, 3, 443.(14) Zhang, J.; Grzelczak, M.; Hou, Y.; Maeda, K.; Domen, K.; Fu,X.; Antonietti, M.;Wang, X. Chem. Sci. 2011, 3, 443.

    15. [15]

      (15) Wang, X.; Chen, X.; Thomas, A.; Fu, X.; Antonietti, M. Adv. Mater. 2009, 21, 1609. doi: 10.1002/adma.v21:16(15) Wang, X.; Chen, X.; Thomas, A.; Fu, X.; Antonietti, M. Adv. Mater. 2009, 21, 1609. doi: 10.1002/adma.v21:16

    16. [16]

      (16) Chen, X.; Zhang, J.; Fu, X.; Antonietti, M.;Wang, X. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11658. doi: 10.1021/ja903923s(16) Chen, X.; Zhang, J.; Fu, X.; Antonietti, M.;Wang, X. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11658. doi: 10.1021/ja903923s

    17. [17]

      (17) Liu, G.; Niu, P.; Sun, C.; Smith, S. C.; Chen, Z.; Lu, G. Q.;Cheng, H. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11642. doi: 10.1021/ja103798k(17) Liu, G.; Niu, P.; Sun, C.; Smith, S. C.; Chen, Z.; Lu, G. Q.;Cheng, H. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11642. doi: 10.1021/ja103798k

    18. [18]

      (18) Cui, Y.; Zhang, J.; Zhang, G.; Huang, J.; Liu, P.; Antonietti, M.;Wang, X. J. Mater. Chem. 2011, 21, 13032. doi: 10.1039/c1jm11961c(18) Cui, Y.; Zhang, J.; Zhang, G.; Huang, J.; Liu, P.; Antonietti, M.;Wang, X. J. Mater. Chem. 2011, 21, 13032. doi: 10.1039/c1jm11961c

    19. [19]

      (19) Zhang, G.; Zhang, J.; Zhang, M.;Wang, X. J. Mater. Chem. 2012, 22, 8083. doi: 10.1039/c2jm00097k(19) Zhang, G.; Zhang, J.; Zhang, M.;Wang, X. J. Mater. Chem. 2012, 22, 8083. doi: 10.1039/c2jm00097k

    20. [20]

      (20) Zhang, J.; Zhang, M.; Zhang, G.;Wang, X. ACS Catal. 2012, 2,940. doi: 10.1021/cs300167b(20) Zhang, J.; Zhang, M.; Zhang, G.;Wang, X. ACS Catal. 2012, 2,940. doi: 10.1021/cs300167b

    21. [21]

      (21) Zhang, J.; Chen, X.; Takanabe, K.; Maeda, K.; Domen, K.;Epping, J. D.; Fu, X.; Antonietti, M.;Wang, X. Angew. Chem. Int. Edit. 2010, 49, 441. doi: 10.1002/anie.200903886(21) Zhang, J.; Chen, X.; Takanabe, K.; Maeda, K.; Domen, K.;Epping, J. D.; Fu, X.; Antonietti, M.;Wang, X. Angew. Chem. Int. Edit. 2010, 49, 441. doi: 10.1002/anie.200903886

    22. [22]

      (22) Zhang, J.; Zhang, G.; Chen, X.; Lin, S.; Möhlmann, L.; Do?çga,G.; Lipner, G.; Antonietti, M.; Blechert, S.;Wang, X. Angew. Chem. Int. Edit. 2012, 51, 3183. doi: 10.1002/anie.v51.13(22) Zhang, J.; Zhang, G.; Chen, X.; Lin, S.; Möhlmann, L.; Do?çga,G.; Lipner, G.; Antonietti, M.; Blechert, S.;Wang, X. Angew. Chem. Int. Edit. 2012, 51, 3183. doi: 10.1002/anie.v51.13

    23. [23]

      (23) Gupta, V. P.; Rawat, P.; Singh, R. N.; Tandon, P. Comput. Theor. Chem. 2012, 983, 7. doi: 10.1016/j.comptc.2011.12.006(23) Gupta, V. P.; Rawat, P.; Singh, R. N.; Tandon, P. Comput. Theor. Chem. 2012, 983, 7. doi: 10.1016/j.comptc.2011.12.006

    24. [24]

      (24) Kubota, Y.; Shibata, T.; Babamoto-Horiguchi, E.; Uehara, J.;Funabiki, K.; Matsumoto, S.; Ebihara, M.; Matsui, M.Tetrahedron 2009, 65, 2506. doi: 10.1016/j.tet.2009.01.053(24) Kubota, Y.; Shibata, T.; Babamoto-Horiguchi, E.; Uehara, J.;Funabiki, K.; Matsumoto, S.; Ebihara, M.; Matsui, M.Tetrahedron 2009, 65, 2506. doi: 10.1016/j.tet.2009.01.053

    25. [25]

      (25) Khanmohammadi, H.; Abdollahi, A. Dyes Pigments 2012, 94,163. doi: 10.1016/j.dyepig.2011.12.013(25) Khanmohammadi, H.; Abdollahi, A. Dyes Pigments 2012, 94,163. doi: 10.1016/j.dyepig.2011.12.013

    26. [26]

      (26) Johnson, D. M.; Reybuck, S. E.; Lawton, R. G.; Rasmussen, P.G. Macromolecules 2005, 38, 3615. doi: 10.1021/ma047918l(26) Johnson, D. M.; Reybuck, S. E.; Lawton, R. G.; Rasmussen, P.G. Macromolecules 2005, 38, 3615. doi: 10.1021/ma047918l

    27. [27]

      (27) MacLachlan, M. J.; Park, M. K.; Thompson, L. K. Inorg. Chem. 1996, 35, 5492. doi: 10.1021/ic960237p(27) MacLachlan, M. J.; Park, M. K.; Thompson, L. K. Inorg. Chem. 1996, 35, 5492. doi: 10.1021/ic960237p

    28. [28]

      (28) Tabbal, M.; Christidis, T.; Isber, S.; Mérel, P.; Khakani, M. A. E.;Chaker, M.; Amassian, A.; Martinu, L. J. Appl. Phys. 2005,98, 044310. doi: 10.1063/1.2009817(28) Tabbal, M.; Christidis, T.; Isber, S.; Mérel, P.; Khakani, M. A. E.;Chaker, M.; Amassian, A.; Martinu, L. J. Appl. Phys. 2005,98, 044310. doi: 10.1063/1.2009817

    29. [29]

      (29) Chen, X. B.; Shen, S. H.; Guo, L.; Mao, S. S. Chem. Rev. 2010,110, 6503. doi: 10.1021/cr1001645

      (29) Chen, X. B.; Shen, S. H.; Guo, L.; Mao, S. S. Chem. Rev. 2010,110, 6503. doi: 10.1021/cr1001645

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1209
  • 文章访问数:  3041
  • HTML全文浏览量:  64
文章相关
  • 发布日期:  2012-09-26
  • 收稿日期:  2012-08-09
  • 网络出版日期:  2012-09-10
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章