
Citation: Qiang Hao, Simeng Hao, Xiuxiu Niu, Xun Li, Daimei Chen, Hao Din. Enhanced photochemical oxidation ability of carbon nitride by π-π stacking interactions with graphene[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(2): 278-286. doi: 10.1016/S1872-2067(16)62561-5

通过rGO与g-C3N4的π-π堆积作用提高氮化碳光化学氧化能力
X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱(FTIR),X射线光电子能谱(XPS)和激光共聚焦拉曼光谱(Raman)结果表明,氧化石墨烯成功地被还原为石墨烯,并成功地引入到了g-C3N4中去.在三聚氰胺聚合的过程中,石墨烯被夹杂在氮化碳的片层中间,有利于形成π-π共轭作用.
复合光催化剂C3N4/rGO的带边发生明显的红移,在可见光区域内的吸收强度也有所增加,因而有利于其可见光催化活性的提高.通过外推法算得g-C3N4和C3N4/rGO-1复合光催化剂的带隙宽度分别为2.70和2.42 eV.为了更好地考察复合光催化剂C3N4/rGO的能带结构的变化,通过光电化学的手段对其进行进一步的研究.莫特-肖特基结果表明该半导体是n型.计算得出g-C3N4和C3N4/rGO复合光催化剂的平带电势分别为-1.12和-0.85 V对甘汞标准电极,C3N4/rGO复合光催化剂的平带电位发生明显的正移.由此分别确定g-C3N4和C3N4/rGO复合光催化剂的价带底则位于1.58和1.74 V对甘汞标准电极.相比g-C3N4,g-C3N4/rGO复合光催化剂的价带位置的降低意味着其具有更强光氧化的能力,且比表面积的增大也有利于光催化反应.结果发现,石墨烯与g-C3N4的比例为1%时,复合样品的光催化性能最佳,对罗丹明B和2,4-二氯酚的降解性能均有提高.
English
Enhanced photochemical oxidation ability of carbon nitride by π-π stacking interactions with graphene
-
Key words:
- Graphitic carbon nitride
- / Graphene oxide
- / π-π stacking
- / Photocatalyst
- / Interaction
-
-
[1] A. Fujishima, K. Honda, Nature, 1972, 238, 37-38.
-
[2] J. G. Yu, G. P. Dai, Q. J. Xiang, M. Jaroniec, J. Mater. Chem., 2011, 21, 1049-1057.
-
[3] A. L. Linsebigler, G. Q. Lu, J. T. Yates, Chem. Rev., 1995, 95, 735-758.
-
[4] A. Wold, Chem. Mater., 1993, 5, 280-283.
-
[5] D. M. Chen, H. L. Zhu, X. Wang, Appl. Surf. Sci., 2014, 319, 158-166.
-
[6] H. N. Kim, T. W. Kim, I. Y. Kim, S. J. Hwang, Adv. Funct. Mater., 2011, 21, 3111-3118.
-
[7] V. B. R. Boppana, R. F. Lobo, J. Catal., 2011, 281, 156-168.
-
[8] Q. Li, B. D. Guo, J. G. Yu, J. R. Ran, B. H. Zhang, H. J. Yan, J. R. Gong, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 10878-10884.
-
[9] Y. J. Cui, Chin. J. Catal., 2015, 36, 372-379.
-
[10] Y. Zhang, D. A. J. M. Ligthart, P. Liu, L. Gao, T. M. W. G. M. Verhoeven, E. J. M. Hensen, Chin. J. Catal., 2014, 35, 1944-1954.
-
[11] K. Maeda, M. Higashi, B. Siritanaratkul, R. Abe, K. Domen, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 12334-12337.
-
[12] L. W. Zhang, T. G. Xu, X. Zhao, Y. F. Zhu, Appl. Catal. B., 2010, 98, 138-146.
-
[13] Q. Li, X. Zhao, J. Yang, C. J. Jia, Z. Jin, W. L. Fan, Nanoscale, 2015, 7, 18971-18983
-
[14] R. A. He, S. W. Cao, P. Zhou, J. G. Yu, Chin. J. Catal., 2014, 35, 989-1007.
-
[15] J. Q. Wen, X. Li, W. Liu, Y. P. Fang, J. Xie, Y. H. Xu, Chin. J. Catal., 2015, 36, 2049-2070.
-
[16] Y. Ohko, I. Ando, C. Niwa, T. Tatsuma, T. Yamamura, T. Nakashima, Y. Kubota, A. Fujishima, Environ. Sci. Technol., 2001, 35, 2365-2368.
-
[17] K. Ding, D. Wang, P. Yang, X. Cheng, Mater. Res. Bull., 2016, 74, 311-318.
-
[18] M. A. Behnajady, N. Modirshahla, R. Hamzavi, J. Hazard. Mater., 2006, 133, 226-232.
-
[19] C. G. Tian, Q. Zhang, A. P. Wu, M. J. Jiang, Z. L. Liang, B. J. Jiang, H. G. Fu, Chem. Commun., 2012, 48, 2858-2860.
-
[20] S. X. Liu, Z. P. Qu, X. W. Han, C. L. Sun, X. H. Bao, Chin. J. Catal., 2004, 25, 133-137.
-
[21] J. Xu, Y. J. Wang, Y. F. Zhu, Langmuir, 2013, 29, 10566-10572.
-
[22] X. C. Wang, X. F. Chen, A. Thomas, X. Z. Fu, M. Antonietti, Adv. Mater., 2009, 21, 1609-1612.
-
[23] G. Liu, P. Niu, C. H. Sun, S. C. Smith, Z. G. Chen, G. Q. Lu, H. M. Cheng, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 11642-11648.
-
[24] X. H. Li, J. S. Chen, X. C. Wang, J. H. Sun, M. Antonietti, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 8074-8077.
-
[25] B. Zhang, T. H. Cui, Appl. Phys. Lett., 2011, 98, 231113/1-231113/3.
-
[26] B. R. Singh, M. Shoeb, W. Khan, A. H. Naqvi, J. Alloy Compd., 2015, 651, 598-607.
-
[27] J. L. Li, X. J. Liu, X. Hou, W. Qin, Z. Sun, L. K. Pan, J. Colloid Interface Sci., 2015, 458, 235-240.
-
[28] H. Gu, T. S. Zhou, G. Y. Shi, Talanta, 2015, 132, 871-876.
-
[29] Q. J. Xiang, J. G. Yu, M. Jaroniec, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 7355-7363.
-
[30] A. K. Geim, K. S. Novoselov, Nat. Mater., 2007, 6, 183-191.
-
[31] 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.
-
[32] W. S. Hummers Jr., R. E. Offeman, J. Am. Chem. Soc., 1958, 80, 1339-1339.
-
[33] F. Dong, Y. J. Sun, L. W. Wu, M. Fu, Z. B. Wu, Catal. Sci. Technol., 2012, 2, 1332-1335.
-
[34] J. Gao, Y. Zhou, Z. S. Li, S. C. Yan, N. Y. Wang, Z. G. Zou, Nanoscale, 2012, 4, 3687-3692.
-
[35] Y. C. Zhao, D. L. Yu, H. W. Zhou, Y. J. Tian, O. Yanagisawa, J. Mater. Sci., 2005, 40, 2645-2647.
-
[36] X. F. Li, J. Zhang, L. H. Shen, Y. M. Ma, W. W. Lei, Q. L. Cui, G. T. Zou, Appl. Phys. A, 2009, 94, 387-392.
-
[37] L. Liu, D. Ma, H. Zheng, X. J. Li, M. J. Cheng, X. H. Bao, Microporous Mesoporous Mater., 2008, 110, 216-222.
-
[38] L. Liu, H. J. Liu, Y. P. Zhao, Y. Q. Wang, Y. Q. Duan, G. D. Gao, M. Ge, W. Chen, Environ. Sci. Technol., 2008, 42, 2342-2348.
-
[39] Y. B. Li, H. M. Zhang, P. R. Liu, D. Wang, Y. Li, H. J. Zhao, Small, 2013, 9, 3336-3344.
-
[40] H. F. Yang, F. H. Li, C. S. Shan, D. X. Han, Q. X. Zhang, L. Niu, A. Ivaska, J. Mater. Chem., 2009, 19, 4632-4638.
-
[41] Y. Sun, T. Xiong, Z. Ni, J. Liu, F. Dong, W. Zhang and W. K. Ho, Appl. Surf. Sci., 2015, 358, 356-362.
-
[42] H. Liu, S. A. Cheng, M. Wu, H. J. Wu, J. Q. Zhang, W. Z. Li, C. N. Cao, J. Phys. Chem. A, 2000, 104, 7016-7020.
-
[43] W. H. Leng, Z. Zhang, J. Q. Zhang, C. N. Cao, J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 15008-15023.
-
[44] H. Park, W. Choi, J. Phys. Chem. B, 2003, 107, 3885-3890.
-
[45] Y. S. Xu, W. D. Zhang, ChemCatChem, 2013, 5, 2343-2351.
-
[46] T. Hirakawa, Y. Nosaka, Langmuir, 2002, 18, 3247-3254.
-
[47] M. R. Hoffmann, S. T. Martin, W. Y. Choi, D. W. Bahnemann, Chem. Rev., 1995, 95, 69-96.
-
-

计量
- PDF下载量: 16
- 文章访问数: 1708
- HTML全文浏览量: 518