基于单质法合成直接Z型CuS-WO3及光催化性能

宋春冬 张静 高莹 卢圆圆 王芳芳

引用本文: 宋春冬,  张静,  高莹,  卢圆圆,  王芳芳. 基于单质法合成直接Z型CuS-WO3及光催化性能[J]. 物理化学学报, 2017, 33(9): 1891-1897. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705111 shu
Citation:  SONG Chun-Dong,  ZHANG Jing,  GAO Ying,  LU Yuan-Yuan,  WANG Fang-Fang. Synthesis Direct Z-Scheme CuS-WO3 Photocatalysts Based on an Element-Reaction Route and Their Photocatalytic Activity[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(9): 1891-1897. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705111 shu

基于单质法合成直接Z型CuS-WO3及光催化性能

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21573101),辽宁省自然科学基金项目(2014020107),辽宁省高等学校优秀人才支持计划项目(LJQ2014041),教育部留学回国科研启动基金项目(教外司留[2013]1792号),辽宁省特聘教授项目([2015]153),辽宁省百千万人才工程科技项目([2017]96)和中国科学院大连化学物理研究所催化基础重点实验室开放课题项目(N-15-10)资助

摘要: 以Cu粉和S粉作为CuS前驱体,基于单质法在低温下原位合成了CuS-WO3光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对CuS-WO3的晶相、形貌、粒径及光学性质等进行了表征。结果表明,CuS对WO3的晶相结构、粒径及比表面积没有明显影响,但是可以有效提高WO3对可见光的吸收。以降解罗丹明B (RhB)为反应模型,研究了CuS对WO3光催化性能的影响。结果表明,在可见光照射下,CuS-WO3复合材料的光催化活性优于CuS、WO3的光催化活性,且CuS的含量对CuS-WO3光催化活性影响显著,CuS含量为7% (w,质量分数)时,光催化效率最高(91.3%)。进一步结合CuS、WO3的能带位置,荧光光谱(PL)活性物种鉴定试验,提出CuS-WO3复合光催化剂的“直接Z型”光催化机理。直接Z型CuS-WO3复合光催化剂中可以有效抑制电子-空穴的复合。因此,与CuS和WO3相比,CuS-WO3复合光催化剂具有较高的光催化性能。

English

    1. [1]

      (1) Meng, Y. S.; An, Y.; Guo, Q.; Ge, M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 2077. [孟英爽, 安逸, 郭谦, 葛明. 物理化学学报, 2016, 32, 2077.] doi:10.3866/PKU.WHXB20160508

    2. [2]

      (2) Hao, X. Q.; Yang, H.; Jin, Z. L.; Xu, J.; Min, S. X.; Lü, G. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 2581. [郝旭强, 杨浩, 靳治良, 续京, 敏世雄, 吕功煊. 物理化学学报, 2016, 32, 2581.]doi: 10.3866/PKU.WHXB201606226

    3. [3]

      (3) Thibert, A.; Frame, F. A.; Busby, E.; Holmes, M. A.; Osterloh, F. E.; Larsen, D. S. J. Phys. Chem. Lett. 2016, 2, 2688. doi: 10.1021/jz2013193

    4. [4]

      (4) Lu, Y.; Liu, G.; Zhang, J.; Feng, Z.; Li, C.; Li, Z. Chin. J. Catal. 2016, 37, 349. doi: 10.1016/S1872-2067(15)61023-3

    5. [5]

      (5) Mohamed, A. M.; Shaban, S. A.; Sayed, H. A. E.; Alanadouli, B. E.; Allam, N. K. Int. J. Hydrogen Energy 2016, 41, 866. doi: 10.1016/j.ijhydene.2015.09.108

    6. [6]

      (6) Jothivenkatachalam, K.; Prabhu, S.; Nithya, A.; Jeganathan, K. RSC Adv. 2014, 4, 21221. doi: 10.1039/c4ra01376j

    7. [7]

      (7) Peng, Y.; Chen, Q.; Wang, D.; Zhou, H. Y.; Xu, A. CrystEngComm 2014, 17, 569. doi: 10.1039/C4CE01884B

    8. [8]

      (8) Xi, G.; Yue, B.; Cao, J.; Ye, J. Chem. - Eur. J. 2011, 17, 5145. doi: 0.1002/chem.201002229

    9. [9]

      (9) Madhusudan, P.; Ran, J.; Zhang, J.; Yu, J.; Liu, G. Appl. Catal. B: Environ. 2011, 110, 286. doi: 10.1016/j.apcatb.2011.09.014

    10. [10]

      (10) Kong, L.; Jiang, Z.; Lai, H. H.; Nicholls, R. J.; Xiao, T.; Jones, M. O.; Edwards, P. P. J. Catal. 2012, 293, 116. doi: 10.1016/j.jcat.2012.06.011

    11. [11]

      (11) Uddin, M. T.; Nicolas, Y.; Olivier, C.; Toupance, T.; Servant, L.; Müller, M. M.; Kleebe, H. J.; Ziegler, J.; Jaegermann, W. Inorg. Chem. 2012, 51, 7764. doi: 10.1021/ic300794j

    12. [12]

      (12) He, G. H.; He, G. L.; Li, A. J.; Li, X.; Wang, X. J.; Fang, Y. P.; Xu, Y. H. J. Mol. Catal. A: Chem. 2014, 385, 106. doi: 10.1016/j.molcata.2014.01.022

    13. [13]

      (13) Aslam, I.; Cao, C.; Khan, W. S.; Tanvir, M.; Tahir, M.; Abid, M.; Idrees, F.; Butt, F. K.; Ali, Z.; Mahmood, N. New J. Chem. 2014, 38, 5462. doi: 10.1039/c4nj01370k

    14. [14]

      (14) Theerthagiri, J.; Senthil, R. A.; Malathi, A.; Selvi, A.; Madhavan, J.; Ashokkumar, M. RSC Adv. 2015, 5, 52718. doi: 10.1039/c5ra06512g

    15. [15]

      (15) Chen, S.; Ji, L.; Tang, W.; Fu, X. Dalton Trans. 2013, 42, 10759. doi: 10.1039/c3dt50699a

    16. [16]

      (16) Hong, Y.; Jiang, Y.; Li, C.; Fan, W.; Yan, X.; Yan, M.; Shi, W. Appl. Catal. B: Environ. 2016, 180, 663.

    17. [17]

      (17) Jin, Z.; Murakami, N.; Tsubota, T.; Ohno, T. Appl. Catal. B: Environ. 2014, 150–151, 479. doi:10.1016/j.apcatb.2013.12.048

    18. [18]

      (18) Wang, Q.; An, N.; Bai, Y.; Hang, H.; Li, J.; Lu, X.; Liu, Y.; Wang, F.; Li, Z.; Lei, Z. Int. J. Hydrogen Energy 2013, 38, 10739. doi: 10.1016/j.ijhydene.2013.02.131

    19. [19]

      (19) Ratanatawanate, C.; Bui, A.; Vu, K.; Balkus, K. J. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 6175. doi: 10.1021/jp109716q

    20. [20]

      (20) Eda, S.; Moriyasu, K.; Fujishima, M.; Nomura, S.; Tada, H. RSC Adv. 2013, 3, 10414. doi: 10.1039/c3ra40947c

    21. [21]

      (21) Zhang, J.; Yu, J.; Zhang, Y.; Li, Q.; Gong, J. R. Nano Lett. 2011, 11, 4774. doi: 10.1021/nl202587b

    22. [22]

      (22) Kim, H. J.; Suh, S. M.; Rao, S. S.; Punnoose, D.; Tulasivarma, C. V.; Gopi, C. V. V. M.; Kundakarla, N.; Ravi, S.; Durga, I.K. J. Electroanal. Chem. 2016, 777, 123. doi: 10.1016/j.jelechem.2016.07.037

    23. [23]

      (23) Zhang, L. J.; Xie, T. F.; Wang, D. J.; Li, S.; Wang, L. L.; Chen, L. P.; Lu, Y. C. Int. J. Hydrogen Energy 2013, 38, 11811. doi: 10.1016/j.ijhydene.2013.06.115

    24. [24]

      (24) Zhang, Y.; Huang, B.; Li, P.; Wang, X.; Zhang, Y. Tribol. Int. 2013, 58, 7. doi: 10.1016/j.triboint.2012.09.004

    25. [25]

      (25) Lu, G.; Li, X.; Qu, Z.; Zhao, Q.; Li, H.; Shen, Y.; Chen, G. Chem. Eng. J. 2010, 159, 242. doi:10.1016/j.cej.2010.02.024

    26. [26]

      (26) Zhan, F.; Li, J.; Li, W.; Liu, Y.; Xie, R.; Yang, Y.; Li, Y.; Chen, Q. Int. J. Hydrogen Energy 2015, 40, 6512. doi: 10.1016/j.ijhydene.2015.03.131

    27. [27]

      (27) Zhang, X.; Zhang, L.; Xie, T.; Wang, D. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7371. doi: 10.1021/jp900812d

    28. [28]

      (28) Mondal, C.; Singh, A.; Sahoo, R.; Sasmal, A. K.; Negishi, Y.; Pal, T. New J. Chem. 2015, 39, 5628. doi: 10.1039/C5NJ00128E

    29. [29]

      (29) Chen, S.; Hu, Y.; Meng, S.; Fu, X. Appl. Catal. B: Environ.2014, 150151, 564. doi: 10.1016/j.apcatb.2013.12.053

    30. [30]

      (30) Huang, Q.; Wang, L.; Wang, M.; Nan, J. J. Alloys Compd. 2011, 509, 9901. doi: 10.1016/j.jallcom.2011.07.082

    31. [31]

      (31) Liang, N.; Wang, M.; Jin, L.; Huang, S.; Chen, W.; Xu, M.; He, Q.; Zai, J.; Fang, N.; Qian, X. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 11698. doi: 10.1021/am502481z

    32. [32]

      (32) Zong, X.; Han, J.; Ma, G.; Yan, H.; Wu, G.; Li, C. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 12202. doi: 10.1021/jp2006777

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  953
  • HTML全文浏览量:  109
文章相关
  • 发布日期:  2017-05-11
  • 收稿日期:  2017-03-28
  • 修回日期:  2017-04-25
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