Cu3B2O6/CuB2O4单晶的制备及其可见光催化降解亚甲基蓝

陈爱民 薄盈盈 邵晨熠 汪晶 胡军

引用本文: 陈爱民, 薄盈盈, 邵晨熠, 汪晶, 胡军. Cu3B2O6/CuB2O4单晶的制备及其可见光催化降解亚甲基蓝[J]. 物理化学学报, 2014, 30(9): 1713-1719. doi: 10.3866/PKU.WHXB201407011 shu
Citation:  CHEN Ai-Min, BO Ying-Ying, SHAO Chen-Yi, WANG Jing, HU Jun. Synthesis of Single-Crystalline Cu3B2O6/CuB2O4 and Their Photocatalytic Degradation of Methylene Blue under Visible-Light Irradiation[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(9): 1713-1719. doi: 10.3866/PKU.WHXB201407011 shu

Cu3B2O6/CuB2O4单晶的制备及其可见光催化降解亚甲基蓝

  • 基金项目:

    浙江省自然科学基金(LQ12E02009,LY13E020009)资助项目 

摘要:

以醋酸铜/硝酸铜和硼酸为原料,柠檬酸作发泡剂,采用溶胶-凝胶法制得了高纯度的单晶结构硼酸铜(Cu3B2O6/CuB2O4). 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、热重-差热分析(TGDTA)等对样品进行了表征,并考察了Cu3B2O6/CuB2O4在可见光(400 nm<λ<1100 nm)下对亚甲基蓝(MB)溶液的催化降解性能. 结果表明,两种结构的硼酸铜都具有良好的光催化性能. 当亚甲基蓝的初始浓度为50 mg·L-1,催化剂用量为1 g·L-1,光照6 h后,CuB2O4对亚甲基蓝的光催化降解率为63.36%,Cu3B2O6对亚甲基蓝的光催化降解率为99.52%. 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)结果表明,Cu3B2O6的中间能态宽度为1.78 eV,小于CuB2O4的中间能态宽度(1.95 eV),且Cu3B2O6的禁带宽度较窄(Eg=2.34 eV),不仅可以发生价带顶与中间能态的电子跃迁,同时可以发生禁带间的电子跃迁,所以Cu3B2O6比CuB2O4具有更高的可见光催化性能.

English

    1. [1]

      (1) Honda, K.; Fujishima, A. Nature 1972, 238, 37. doi: 10.1038/238037a0

      (1) Honda, K.; Fujishima, A. Nature 1972, 238, 37. doi: 10.1038/238037a0

    2. [2]

      (2) Zhou, G. Q.; Hojamberdiev, M.; Que,W. X.; Liu, P. Ceram. Int. 2013, 39, 9163. doi: 10.1016/j.ceramint.2013.05.017(2) Zhou, G. Q.; Hojamberdiev, M.; Que,W. X.; Liu, P. Ceram. Int. 2013, 39, 9163. doi: 10.1016/j.ceramint.2013.05.017

    3. [3]

      (3) Wu, Q.; Su, Y. F.; Sun, L.;Wang, M. Y.;Wang, Y. Y.; Lin, C. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (3), 635. [吴奇, 苏钰丰,孙岚, 王梦晔, 王莹莹, 林昌健. 物理化学学报, 2012, 28 (3), 635.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201112231(3) Wu, Q.; Su, Y. F.; Sun, L.;Wang, M. Y.;Wang, Y. Y.; Lin, C. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (3), 635. [吴奇, 苏钰丰,孙岚, 王梦晔, 王莹莹, 林昌健. 物理化学学报, 2012, 28 (3), 635.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201112231

    4. [4]

      (4) Chen, G. D.; Sun, M.;Wei, Q.; Zhang, Y. F.; Zhu, B. C.; Du, B. J. Hazard. Mater. 2013, 244 -245, 86.(4) Chen, G. D.; Sun, M.;Wei, Q.; Zhang, Y. F.; Zhu, B. C.; Du, B. J. Hazard. Mater. 2013, 244 -245, 86.

    5. [5]

      (5) Zhu, Q.; Peng, Y.; Lin, L.; Fan, C. M.; Gao, G. Q.;Wang, R. X.; Xu, A.W. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 4429. doi: 10.1039/c3ta14484d(5) Zhu, Q.; Peng, Y.; Lin, L.; Fan, C. M.; Gao, G. Q.;Wang, R. X.; Xu, A.W. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 4429. doi: 10.1039/c3ta14484d

    6. [6]

      (6) Clark, J. H.; Dyer, M. S.; Palgrave, R. G.; Ireland, C. P.; Darwent, J. R.; Claridge, J. B.; Rosseinsky, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1016. doi: 10.1021/ja1090832(6) Clark, J. H.; Dyer, M. S.; Palgrave, R. G.; Ireland, C. P.; Darwent, J. R.; Claridge, J. B.; Rosseinsky, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1016. doi: 10.1021/ja1090832

    7. [7]

      (7) Pelaez, M.; Nolan, N. T.; Pillai, S. C.; Seery, M. K.; Falaras, P.; Kontos, A. G.; Dunlop, P. S. M.; Hamilton, J.W. J.; Byrne, J. A.; O′Shea, K.; Entezari, M. H.; Dionysiou, D. D. Appl. Catal. BEnviron. 2012, 125, 331. doi: 10.1016/j.apcatb.2012.05.036(7) Pelaez, M.; Nolan, N. T.; Pillai, S. C.; Seery, M. K.; Falaras, P.; Kontos, A. G.; Dunlop, P. S. M.; Hamilton, J.W. J.; Byrne, J. A.; O′Shea, K.; Entezari, M. H.; Dionysiou, D. D. Appl. Catal. BEnviron. 2012, 125, 331. doi: 10.1016/j.apcatb.2012.05.036

    8. [8]

      (8) Peng, Y.; Yan, M.; Chen, Q. G.; Fan, C. M.; Zhou, H. Y.; Xu, A. W. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 8517. doi: 10.1039/c4ta00274a(8) Peng, Y.; Yan, M.; Chen, Q. G.; Fan, C. M.; Zhou, H. Y.; Xu, A. W. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 8517. doi: 10.1039/c4ta00274a

    9. [9]

      (9) Ji, P. L.;Wang, J. G.; Zhu, X. L.; Kong, X. Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (9), 2155. [姬平利, 王金刚, 朱晓丽, 孔祥正. 物理化学学报, 2012, 28 (9), 2155.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201206262(9) Ji, P. L.;Wang, J. G.; Zhu, X. L.; Kong, X. Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (9), 2155. [姬平利, 王金刚, 朱晓丽, 孔祥正. 物理化学学报, 2012, 28 (9), 2155.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201206262

    10. [10]

      (10) Fan, C. M.; Peng, Y.; Zhu, Q.; Lin, L.;Wang, R. X.; Xu, A.W. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 24157. doi: 10.1021/jp407296f(10) Fan, C. M.; Peng, Y.; Zhu, Q.; Lin, L.;Wang, R. X.; Xu, A.W. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 24157. doi: 10.1021/jp407296f

    11. [11]

      (11) Cheney, C. P.; Vilmercati, P.; Martin, E.W.; Chiodi, M.; Gavioli, L.; Regmi, M.; Eres, G.; Callcott, T. A.;Weitering, H. H.; Mannella, N. Phys. Rev. Lett. 2014, 112, 036404. doi: 10.1103/PhysRevLett.112.036404(11) Cheney, C. P.; Vilmercati, P.; Martin, E.W.; Chiodi, M.; Gavioli, L.; Regmi, M.; Eres, G.; Callcott, T. A.;Weitering, H. H.; Mannella, N. Phys. Rev. Lett. 2014, 112, 036404. doi: 10.1103/PhysRevLett.112.036404

    12. [12]

      (12) Chen, X. B.; Liu, L.; Peter, Y. Y.; Mao, S. S. Science 2011, 331, 746. doi: 10.1126/science.1200448(12) Chen, X. B.; Liu, L.; Peter, Y. Y.; Mao, S. S. Science 2011, 331, 746. doi: 10.1126/science.1200448

    13. [13]

      (13) Kisch, H.; Macyk,W. ChemPhysChem 2002, 3, 399. doi: 10.1002/1439-7641(20020517)3:5<399::AID-CPHC399>3.0.CO;2-H(13) Kisch, H.; Macyk,W. ChemPhysChem 2002, 3, 399. doi: 10.1002/1439-7641(20020517)3:5<399::AID-CPHC399>3.0.CO;2-H

    14. [14]

      (14) Teh, C. M.; Mohamed, A. R. J. Alloy. Compd. 2011, 509, 1648. doi: 10.1016/j.jallcom.2010.10.181(14) Teh, C. M.; Mohamed, A. R. J. Alloy. Compd. 2011, 509, 1648. doi: 10.1016/j.jallcom.2010.10.181

    15. [15]

      (15) Zhang, Y.; Deng, B.; Zhang, T. R.; Gao, D. M.; Xu, A.W. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 5073. doi: 10.1021/jp9110037(15) Zhang, Y.; Deng, B.; Zhang, T. R.; Gao, D. M.; Xu, A.W. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 5073. doi: 10.1021/jp9110037

    16. [16]

      (16) Koriche, N.; Bouguelia, A.; Aider, A.; Trari, M. Int. J. Hydrog. Energy 2005, 30 (7), 693. doi: 10.1016/j.ijhydene.2004.06.011(16) Koriche, N.; Bouguelia, A.; Aider, A.; Trari, M. Int. J. Hydrog. Energy 2005, 30 (7), 693. doi: 10.1016/j.ijhydene.2004.06.011

    17. [17]

      (17) Benreguia, N.; Omeiri, S.; Bellal, B.; Trari, M. J. Hazard. Mater. 2011, 192, 1395. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.06.049(17) Benreguia, N.; Omeiri, S.; Bellal, B.; Trari, M. J. Hazard. Mater. 2011, 192, 1395. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.06.049

    18. [18]

      (18) Bassaid, S.; Chaib, M.; Omeiri, S.; Bouguelia, A.; Trari, M. J. Photochem. Photobiol. A 2009, 201 , 62.(18) Bassaid, S.; Chaib, M.; Omeiri, S.; Bouguelia, A.; Trari, M. J. Photochem. Photobiol. A 2009, 201 , 62.

    19. [19]

      (19) Ni, Z. M.; Xue, J. L. Chem. J. Chin. Univ. 2013, 34 (3), 503. [倪哲明, 薛继龙. 高等学校化学学报, 2013, 34 (3), 503.](19) Ni, Z. M.; Xue, J. L. Chem. J. Chin. Univ. 2013, 34 (3), 503. [倪哲明, 薛继龙. 高等学校化学学报, 2013, 34 (3), 503.]

    20. [20]

      (20) Liu, J. K.;Wen, S. H.; Zou, X. X.; Zuo, F.; Beran, G. J. O.; Feng, P. Y. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 1553-1556. doi: 10.1039/c2ta00522k(20) Liu, J. K.;Wen, S. H.; Zou, X. X.; Zuo, F.; Beran, G. J. O.; Feng, P. Y. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 1553-1556. doi: 10.1039/c2ta00522k

    21. [21]

      (21) Petrakovskii, G. A.; Bezmaternykh, L. N.; Bayukov, O. A.; Popov, M. A.; Schefer, J.; Neidermayer, C.; Aleshkevich, P.; Szymczak, R. Phys. Solid State 2007, 49 (7), 1315. doi: 10.1134/S1063783407070207(21) Petrakovskii, G. A.; Bezmaternykh, L. N.; Bayukov, O. A.; Popov, M. A.; Schefer, J.; Neidermayer, C.; Aleshkevich, P.; Szymczak, R. Phys. Solid State 2007, 49 (7), 1315. doi: 10.1134/S1063783407070207

    22. [22]

      (22) Udod, L. V.; Sablina, K. A.; Pankrats, A. I.; Vorotynov, A. M.; Velikanov, D. A.; Petrakovskii, G. A.; Bovina, A. F. Inorg. Mater. 2003, 39 (11), 1172. doi: 10.1023/A:1027353610177(22) Udod, L. V.; Sablina, K. A.; Pankrats, A. I.; Vorotynov, A. M.; Velikanov, D. A.; Petrakovskii, G. A.; Bovina, A. F. Inorg. Mater. 2003, 39 (11), 1172. doi: 10.1023/A:1027353610177

    23. [23]

      (23) Pan, S.;Watkins, B.; Smit, J. P.; Marvel, M. R.; Saratovsky, I.; Poeppelmeier, K. R. Inorg. Chem. 2007, 46 (10), 3851. doi: 10.1021/ic0614824(23) Pan, S.;Watkins, B.; Smit, J. P.; Marvel, M. R.; Saratovsky, I.; Poeppelmeier, K. R. Inorg. Chem. 2007, 46 (10), 3851. doi: 10.1021/ic0614824

    24. [24]

      (24) Kuratieva, N. V.; Banki, M.; Tsirlin, A. A.; Eckert, J.; Ehrenberg, H.; Mikhailova, D. Inorg. Chem. 2013, 52, 13974. doi: 10.1021/ic4015724(24) Kuratieva, N. V.; Banki, M.; Tsirlin, A. A.; Eckert, J.; Ehrenberg, H.; Mikhailova, D. Inorg. Chem. 2013, 52, 13974. doi: 10.1021/ic4015724

    25. [25]

      (25) Zheng, Y. H.;Wang, Z. C.; Tian, Y. M.; Qu, Y. N.; Li, S. L.; An, D. M.; Chen, X.; Guan, S. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2009, 349, 156. doi: 10.1016/j.colsurfa.2009.08.012(25) Zheng, Y. H.;Wang, Z. C.; Tian, Y. M.; Qu, Y. N.; Li, S. L.; An, D. M.; Chen, X.; Guan, S. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2009, 349, 156. doi: 10.1016/j.colsurfa.2009.08.012

    26. [26]

      (26) Miller, B. P.; Kotvis, P. V.; Furlong, O. J.; Tysoe,W. T. Tribol. Lett. 2013, 49, 21. doi: 10.1007/s11249-012-0038-1(26) Miller, B. P.; Kotvis, P. V.; Furlong, O. J.; Tysoe,W. T. Tribol. Lett. 2013, 49, 21. doi: 10.1007/s11249-012-0038-1

    27. [27]

      (27) Kang, Y. L.;Wang, G. Y.; Liu, Z. Y.;Wang, Y. J. Chin. J. Inorg. Chem. 2012, 28 (7), 1365. [康园丽, 王桂赟, 刘宗园, 王延吉. 无机化学学报, 2012, 28 (7), 1365.](27) Kang, Y. L.;Wang, G. Y.; Liu, Z. Y.;Wang, Y. J. Chin. J. Inorg. Chem. 2012, 28 (7), 1365. [康园丽, 王桂赟, 刘宗园, 王延吉. 无机化学学报, 2012, 28 (7), 1365.]

    28. [28]

      (28) Zhao,W. R.;Wang, Y.; Yang, Y.; Tang, J.; Yang, Y. A. Appl. Catal. B-Environ. 2012, 115, 90.(28) Zhao,W. R.;Wang, Y.; Yang, Y.; Tang, J.; Yang, Y. A. Appl. Catal. B-Environ. 2012, 115, 90.

    29. [29]

      (29) Pisarev, R. V.; Kalashnikova, A. M.; Schops, O.; Bezmaternykh, L. N. Phys. Rev. B 2011, 84, 075160. doi: 10.1103/PhysRevB.84.075160(29) Pisarev, R. V.; Kalashnikova, A. M.; Schops, O.; Bezmaternykh, L. N. Phys. Rev. B 2011, 84, 075160. doi: 10.1103/PhysRevB.84.075160

    30. [30]

      (30) Markovin, P. A.; Kalashnikova, A. M.; Pisarev, R. V.; Rasing, T. Jetp. Lett. 2007, 86 (11), 712.(30) Markovin, P. A.; Kalashnikova, A. M.; Pisarev, R. V.; Rasing, T. Jetp. Lett. 2007, 86 (11), 712.

    31. [31]

      (31) Moskvin, A. S.; Pisarev, R. V. Low Temp. Phys. 2010, 36 (6), 613.

      (31) Moskvin, A. S.; Pisarev, R. V. Low Temp. Phys. 2010, 36 (6), 613.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  563
  • 文章访问数:  853
  • HTML全文浏览量:  39
文章相关
  • 发布日期:  2014-08-29
  • 收稿日期:  2014-04-23
  • 网络出版日期:  2014-07-01
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