具有SPR效应的Ag/Ag2MoO4材料在可见光区的光催化性能研究

杨祥龙 ,  王尹 ,  徐骁 ,  瞿阳 ,  丁星 ,  陈浩

引用本文: 杨祥龙,  王尹,  徐骁,  瞿阳,  丁星,  陈浩. 具有SPR效应的Ag/Ag2MoO4材料在可见光区的光催化性能研究[J]. 催化学报, 2017, 38(2): 260-269. doi: 10.1016/S1872-2067(16)62553-6 shu
Citation:  Xianglong Yang,  Ying Wang,  Xiao Xu,  Yang Qu,  Xing Ding,  Hao Chen. Surface plasmon resonance-induced visible-light photocatalytic performance of silver/silver molybdate composites[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(2): 260-269. doi: 10.1016/S1872-2067(16)62553-6 shu

具有SPR效应的Ag/Ag2MoO4材料在可见光区的光催化性能研究

  • 基金项目:

    中央高校基本科研专项资金(2662014BQ061,2015PY120,2015PY047,2016PY088);国家自然科学基金(51572101,21502059,21607047).

摘要: 作为一类新兴的光催化材料,钼酸盐纳米材料具有高表面能、多活性位点和高选择性等优点,在可见光催化降解污染物方面有着重要应用,近年来受到广泛关注.作为钼酸盐家族重要的一员,钼酸银在杀菌、表面增强拉曼光谱、气敏材料等方面均有重要应用,但其光催化性能却鲜见报道.这是由于它的光谱响应范围窄和广生载流子分离效率低所致.虽然近来有少量基于钼酸银的复合材料的光催化研究,但催化效果不佳.众所周知,作为自由电子体系,诸多金属纳米粒子,如贵金属、碱金属等,存在表面等离子体共振效应(SPR),使得贵金属,特别是Ag,Au等纳米粒子在可见区域有较强的吸收.利用这一特性,Awazu等将Ag纳米颗粒沉积在TiO2表面,创造性地将SPR应用于光催化反应,开发出在可见光谱区具有宽光谱吸收特征的Ag/TiO2.随后陆续合成出基于SPR效应的Ag@AgCl,Ag/Ag3PO4材料均具有良好的光催化性能.
基于此,本文在十二烷基硫酸钠(SDS)的存在下,采用水热法一步合成了具有SPR效应的Ag/Ag2MoO4可见光催化材料,并利用X射线粉末衍射(XRD)、紫外可见漫反射(DRS)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)等技术对材料进行了表征.系统地探讨了体系pH值、反应时间、表面活性剂用量对产物的晶相和微观形貌等的影响.此外,还利用罗丹明B降解实验考察了上述合成条件对材料可见光催化活性的影响,并通过捕获剂实验深入地研究了起催化作用的活性物种.
XRD结果表明,体系的pH值对材料的晶型有极大影响,随着pH由酸性变至中性、碱性,最终得到的钼酸银也由Ag2Mo2O7过渡到Ag2MoO4.SEM图显示在最优条件(pH为7,加入0.5 g SDS,160℃下水热14 h)下制得的钼酸银为八面体的Ag2MoO4,且其表面均匀地分布着Ag纳米颗粒,与XPS图谱结果一致.另外表面活性剂SDS的用量对所合成材料的形貌影响很大.本文可一步得到以八面体Ag2MoO4为主的Ag/Ag2MoO4复合材料,是因为SDS的疏水长链可以诱导Ag2MoO4的各向异性生长.DRS结果表明,Ag2MoO4八面体上Ag颗粒的引入使其在可见光区的吸收明显加强,因而它在可见光下催化降解罗丹明B降解反应活性增加.捕获剂实验结果表明,起决定性作用的活性物种是光生空穴,另外·OH也起了一定作用.

English

    1. [1] A. Fujishima, K. Honda., Nature, 1972, 238, 37-38.

    2. [2] X. B. Chen, S. S. Mao, Chem. Rev., 2007, 107, 2891-2959.

    3. [3] A. Kudo, Y. Miseki, Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 253-278.

    4. [4] D. Li, W. D. Shi, Chin. J. Catal., 2016, 37792-799.

    5. [5] Y. F. Zhao, X. D. Jia, G. I. N. Waterhouse, L. Z. Wu, C. H. Tung, D. O'Hare, T. R. Zhang, Adv. Energy Mater., 2016, 1501974, 1-20.

    6. [6] D. T. Yue, X. F. Qian, Y. X. Zhao, Sci. Bull., 2015, 60, 1791-1806.

    7. [7] R. Asahi, T. Morikawa, T. Ohwaki, K. Aoki, Y. Taga, Science, 2001, 293, 269-271.

    8. [8] H. G. Yang, C. H. Sun, S. Z. Qiao, J. Zou, G. Liu, S. C. Smith, H. M. Cheng, G. Q. Lu, Nature, 2008, 453, 638-641.

    9. [9] H. Tong, S. X. Ouyang, Y. P. Bi, N. Umezawa, M. Oshikiri, J. H. Ye, Adv. Mater., 2012, 24, 229-251.

    10. [10] S. Sakthivel, M. V. Shankar, M. Palanichamy, B. Arabindoo, D. W. Bahnemann, V. Murugesan, Water Res., 2004, 38, 3001-3008.

    11. [11] X. C. Wang, K. Maeda, A. Thomas, K. Takanabe, G. Xin, J. M. Carls-son, K. Domen, M. Antonietti, Nat. Mater., 2009, 8, 76-80.

    12. [12] J. L. Wang, C. Wang, W. B. Lin, ACS Catal., 2012, 2, 2630-2640.

    13. [13] X. H. Zhang, L. J. Yu, C. S. Zhuang, T. Y. Peng, R. J. Li, X. G. Li, ACS Catal., 2013, 4, 162-170.

    14. [14] C. Chen, W. M. Cai, M. Long, B. X. Zhou, Y. H. Wu, D. Y. Wu, Y. J. Feng, ACS Nano, 2010, 4, 6425-6532.

    15. [15] K. Awazu, M. Fujmaki, C. Rockstuhl, J. Tominaga, H. Murakami, Y. Ohki, N. Yoshida, T. Watanabe, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 1676-1680.

    16. [16] J. G. Yu, S. H. Wang, J. X. Low, W. Xiao, Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 16883-16890.

    17. [17] C. Zhou, Y. F. Zhao, L. Shang, R. Shi, L. Z. Wu, C. H. Tung, T. R. Zhang, Chem. Commun., 2016, 52, 8239-8242.

    18. [18] H. Zhang, X. F. Fan, X. Quan, S. Chen, H. T. Yu, Environ. Sci. Technol., 2011, 45, 5731-5736.

    19. [19] J. J. Chen, J. C. S. Wu, P. C. Wu, D. P. Tsai, J. Phy. Chem. C, 2011, 115, 210-216.

    20. [20] G. G. Liu, P. Li, G. X. Zhao, X. Wang, J. T. Kong, H. M. Liu, H. B. Zhang, K. Chang, X. G. Meng, T. Kako, J. H. Ye, J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 9128-9136.

    21. [21] P. Wang, B. B. Huang, X. Y. Qin, X. Y. Zhang, Y. Dai, J. Y. Wei, M. H. Whangbo, Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 7931-7933.

    22. [22] P. Wang, B. B. Huang, Q. Q. Zhang, X. Y. Zhang, X. Y. Qin, Y. Dai, J. Zhan, J. X. Yu, H. X. Liu, Z. Z. Lou, Chem. Eur. J., 2010, 16, 10042-10047.

    23. [23] Y. P. Bi, H. Y. Hu, S. X. Ouyang, Z. B. Jiao, G. X. Lu, J. H. Ye, J. Mater. Chem., 2012, 22, 14847-14850.

    24. [24] C. C. Shen, Q. Zhu, Z. W. Zhao, T. Wen, X. K. Wang, A. W. Xu, J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 14661-14668.

    25. [25] M. Shen, X. H. Zhang, K. Dai, H. Chen, T. Y. Peng, CrystEngComm, 2013, 15, 1146-1152.

    26. [26] J. L. Long, S. C. Wang, H. J. Chang, B. Z. Zhao, B. T. Liu, Y. G. Zhou, W. Wei, X. X. Wang, L. Huang, W. Huang, Small, 2014, 10, 2791-2795.

    27. [27] A. F. Gouveia, J. C. Sczancoski, M. M. Ferrer, A. S. Lima, M. R. M. C. Santos, M. S. Li, R. S. Santos, E. Longo, L. S. Cavalcante, Inorg. Chem., 2014, 53, 5589-5599.

    28. [28] E. K. Fodjo, D. W. Li, N. P. Marius, T. Albert, Y. T. Long, J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 2558-2566.

    29. [29] D. P. Singh, B. Sirota, S. Talpatra, P. Kohli, C. Rebholz, S. M. Aouadi, J. Nanoparticle. Res., 2012, 14, 781-791.

    30. [30] F. S. Cunha, J. C. Sczancoski, I. C. Nogueira, V. G. de Oliveira, S. M. C. Lustosa, E. Longo, L. S. Cavalcante, CrystEngComm, 2015, 17, 8207-8211.

    31. [31] Z. Q. Li, X. T. Chen, Z. L. Xue, Sci. China Chem., 2013, 56, 443-450.

    32. [32] J. Jiang, Z. Kun, X. J. Xiao, L. Z. Zhang, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 4473-4476.

    33. [33] J. L. Wang, Y. Yu, L. Z. Zhang, Appl. Catal. B, 2013, 136, 112-121.

    34. [34] C. F. Fan, T. Bian, L. Shang, R. Shi, L. Z. Wu, C. H. Tung, T. R. Zhang, Nanascale, 2016, 8, 3923-3925.

    35. [35] Y. P. Liu, L. Fang, H. D. Lu, Y. W. Li, C. Z. Hu, H. G. Yu, Appl. Catal. B, 2012,115, 245-252.

    36. [36] Y. P. Liu, L. Fang, H. D. Lu, L. J. Liu, H. Wang, C. Z. Hu, Catal. Comm., 2012, 17, 200-204.

    37. [37] L. Kvítek, A. Panáček, J. Soukupová, M. Kolář, R. Večeřová, R. Prucek, M. Holecová, R. Zbořil, J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 5825-5834.

    38. [38] J. Y. Ho, M. H. Huang, J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 14159-14164.

    39. [39] Y. Y. Bai, Y. Lu, J. K. Liu, J. Hazard. Mater., 2016, 307, 26-35.

    40. [40] Z. Dai, F. Qin, H. P. Zhao, J. Ding, Y. L. Liu, R. Chen, ACS Catal., 2016, 6, 3180-3192.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  12
  • 文章访问数:  2050
  • HTML全文浏览量:  371
文章相关
  • 发布日期:  2017-03-02
  • 收稿日期:  2016-08-23
  • 修回日期:  2016-09-10
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