Citation: Kai Fan, Zhiliang Jin, Hong Yuan, Hongyan Hu, Yingpubi. Construction of CuO-modified zeolitic imidazolate framework-9 for photocatalytic hydrogen evolution[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(12): 2056-2066. doi: 10.1016/S1872-2067(17)62969-3
CuO修饰改性沸石咪唑框架催化剂的构建及其光催化产氢性能
ZIF-9由角共享四面体CoN4单元组成,其中Co2+阳离子和苯并咪唑阴离子之间的配位键是N供体配体,因而具有良好的热稳定性和较高的碳氮含量.本文在一定浓度的甲醇溶液中通过光沉积法将CuO附着于ZIF-9表面上,用于光催化活性测试,并与g-C3N4/CuO催化剂进行了比较.结果表明,ZIF-9/CuO催化剂活性是g-C3N4/CuO催化剂的19.4倍.这是由于比表面积的不同,导致所吸附的染料与暴露的活性位点的不同.通过SEM,TEM,EDS,XRD,XPS,UV-Vis和稳态瞬态荧光等手段系统研究了催化剂反应动力学行为及内在机理.稳态荧光结果表明,染料的荧光发射峰和ZIF-9的吸收峰之间没有明显的重叠,染料的激发电子可以在该反应系统中从染料分子转移到ZIF-9上.除了一部分电子直接传输到达ZIF-9表面,更多的电子将最终通过CuO到达催化剂表面,最后与反应溶液中的H+结合生成H2,EY-ZIF-9/CuO(40%)的荧光衰减可以用双指数荧光衰减动力学即动态淬火机理.表明CuO的引入可以增强染料EY分子的聚集,从而增加该催化剂活性.
English
Construction of CuO-modified zeolitic imidazolate framework-9 for photocatalytic hydrogen evolution
-
Key words:
- ZIF-9
- / CuO
- / Eosin Y
- / Sensitized pathway
- / Hydrogen evolution
- / Reaction optimization
-
-
[1] M. I. Hoffert, K. Caldeira, A. K. Jain, E. F. Haites, L. D. Harvey, S. D. Potter, M. E. Schlesinger, S. H. Schneider, R. G. Watts, T. M. L. Wigley, D. J. Wuebbles, Nature, 1998, 395, 881-884.
-
[2] D. D. Liu, Z. L. Jin, H. X. Li, G. X. Lu, Appl. Surf. Sci., 2017, 423, 255-265.
-
[3] Y. J. Cui, G. G. Zhang, Z. Z. Lin, X. C. Wang, Appl. Catal. B, 2016, 181, 413-419.
-
[4] A. Fujishima, K. Honda, Nature, 1972, 238, 37-38.
-
[5] J. P. Shi, R. Tong, X. B. Zhou, Y. Gong, Z. P. Zhang, Q. Q. Ji, Y. Zhang, Q. Y. Fang, L. Gu, X. N. Wang, Z. Liu, Y. F. Zhang, Adv. Mater., 2016, 28, 10664-10672.
-
[6] Q. Huang, J. G. Yu, S. W. Cao, C. Cui, B. Cheng, Appl. Surf. Sci., 2015, 358, 350-355.
-
[7] J. X. Low, J. G. Yu, M. Jaroniec, S. Wageh, A. A. Al-Ghamdi, Adv. Ma-ter., 2017, 29, 1601694.
-
[8] M. S. Akple, J. X. Low, Z. Qin, S. Wageh, A. A. Al-Ghamdi, J. G. Yu, S. W. Liu, Chin. J. Catal., 2015, 36, 2127-2134.
-
[9] M. Dinc, A. F. Yu, J. R. Long, J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 8904-8913.
-
[10] O. M. Yaghi, M. O. Keeffe, N. W. Ockwig, H. K. Chae, M. Eddaoudi, J. Kim, Nature, 2003, 423, 705-714.
-
[11] L. J. Murray, M. Dinc, J. R. Long, Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 1294-1314.
-
[12] H. C. Zhou, J. R. Long, O. M. Yaghi, Chem. Rev., 2012, 112, 673-674.
-
[13] M. Alvaro, E. Carbonell, B. Ferrer, F. X. Llabrés i. Xamena, H. Garcia, Chem. Eur. J., 2007, 13, 5106-5112.
-
[14] N. W. Ockwig, O. Delgado-Friedrichs, M. O'Keefe, O. M. Yaghi, Acc. Chem. Res., 2005, 38, 176-182.
-
[15] C. Wang, Z. G. Xie, K. E. Clekraff, W. B. Lin, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 13445-13454.
-
[16] Y. H. Fu, D. R. Sun, Y. J. Chen, R. K. Huang, Z. X. Ding, X. Z. Fu, Z. H. Li, Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 3364-3367.
-
[17] L. J. Shen, S. J. Liang, W. M. Wu, R. W. Liang, L. Wu, J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 11473-11482.
-
[18] Y. P. Yuan, L. S. Yin, S. W. Cao, G. S. Xu, C. H. Li, C. Xue, Appl. Catal. B, 2015, 168, 572-576.
-
[19] L. He, L. Li, T. T. Wang, H. Gao, G. Z. Li, X. T. Wu, Z. W. Su, C. G. Wang, Dalton Trans., 2014, 43, 16981-16985.
-
[20] S. Hashemian, A. Sedrpoushan, F. H. Eshbala, Catal. Lett., 2017, 147, 196-203.
-
[21] S. Hermes, M. K. Schröter, R. Schmid, L. Khodeir, M. Muhler, A. Tissler, R. A. Fischer, Angew. Chem. Int. Ed., 2005, 44, 6237-6241.
-
[22] J. M. Yan, Z. L. Wang, L. Gu, S. J. Li, H. L. Wang, W. T. Zheng, Q. Jiang, Adv. Energy Mater., 2015, 5, 1500107/1-1500107/6.
-
[23] W. T. Koo, S. J. Choi, S. J. Kim, J. S. Jang, H. L. Tuller, I. D. Kim, J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 13431-13437.
-
[24] L. J. Shen, R. W. Liang, L. Wu, Chin. J. Catal., 2015, 36, 2071-2088.
-
[25] W. Chaikittisilp, N. L. Torad, C. Li, M. Imura, N. Suzuki, S. Ishi-hara, Y. Yamauchi, Chem. Eur. J., 2014, 20, 4217-4221.
-
[26] Q. M. Li, H. Kim, Fuel Process Technol., 2012, 100, 43-48.
-
[27] Q. Q. Hu, J. Q. Huang, G. J. Li, Y. B. Jiang, H. Lan, W. Guo, Y. G. Cao, Appl. Surf. Sci., 2016, 382, 170-177.
-
[28] M. Dong, P. Zhou, C. J. Jiang, B. Cheng, J. G. Yu, Chem. Phys. Lett., 2017, 668, 1-6.
-
[29] Y. F. Li, W. P. Zhang, X. Shen, P. F. Peng, L. B. Xiong, Y. Yu, Chin. J. Catal., 2015, 36, 2229-2236.
-
[30] H. W. Wu, S. Y. Lee, W. C. Lu, K. S. Chang, Appl. Surf. Sci., 2015, 344, 236-241.
-
[31] J. W. Fu, S. W. Cao, J. G. Yu, J. Materiomics, 2015, 1, 124-133.
-
[32] G. H. Li, N. M. Dimitrijevic, L. Chen, T. Rajh, K. A. Gray, J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 19040-19044.
-
[33] Z. J. Li, Y. Qu, G. He, M. Humayun, S. Y. Chen, L. Q. Jing, App. Surf. Sci., 2015, 351, 681-685.
-
[34] H. J. Choi, M. Kang, Int. J. Hydrogen Energy, 2007, 32, 3841-3848.
-
[35] R. Michal, E. Dworniczek, M. Caplovicova, O. Monfort, P. Lianos, L. Caplovic, G. Plesch, Appl. Surf. Sci., 2016, 371, 538-546.
-
[36] Q. Q. Hu, J. Q. Huang, G. J. Li, J. Chen, Z. J. Zhang, Z. H. Deng, Y. B. Jiang, W. Guo, Y. G. Cao, Appl. Surf. Sci., 2016, 369, 201-206.
-
[37] Y. Q. Wang, T. T. Jiang, D. W. Meng, D. G. Wang, M. H. Yu, Appl. Surf. Sci., 2015, 355, 191-196.
-
[38] S. P. Xu, D. D. Sun, Int. J. Hydrogen Energy, 2009, 34, 6096-6104.
-
[39] Z. K. He, J. W. Fu, B. Cheng, J. G. Yu, S. W. Cao, Appl. Catal. B, 2017, 205, 104-111.
-
[40] S. R. Venna, J. B. Jasinski, M. A. Carreon, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 18030-18033.
-
[41] L. T. L. Nguyen, K. K. A. Le, H. X. Truong, N. T. Sphan, Catal. Sci. Technol., 2012, 2, 521-528.
-
[42] B. X. Li, Y. F. Wang, Superlattice Microstruct., 2010, 47, 615-623.
-
[43] X. Q. Du, J. W. Huang, Y. Y. Feng, Y. Ding, Chin. J. Catal., 2016, 37, 123-134.
-
[44] Y. Y. Cui, Y. X. Wang, H. Wang, F. Cao, F. Y. Chen, Chin. J. Catal., 2016, 37, 1899-1906.
-
[45] K. Kalyanasundaram, J. Kiwi, M. Grätze, Helv. Chim. Acta, 1978, 61, 2720-2730.
-
[46] S. X. Min, G. X. Lu, Int. J. Hydrogen Energy, 2012, 37, 10564-10574.
-
[47] S. G. Kumar, K. S. R. K. Rao, Appl. Surf. Sci., 2017, 391, 124-148.
-
[48] X. Q. Hao, Z. L. Jin, S. X. Min, G. X. Lu, RSC Adv., 2016, 6, 23709-23717.
-
[49] M. Tonigold, Y. Lu, B. Bredenkötter, B. Rieger, S. Bahnmüller, J. Hitzbleck, G. Langstein, D. Volkmer, Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 7546-7550.
-
[50] Q. Y. Li, L. Chen, G. X. Lu, J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 11494-11499.
-
[51] Q. Y. Li, Z. L. Jin, Z. G. Peng Y. X. Li, S. B. Li, G. X. Lu, J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 8237-8241.
-
[52] Y. Liu, C. Y. Liu, Y. Liu, Appl. Surf. Sci., 2011, 257, 5513-5518.
-
[53] S. X. Min, G. X. Lu, J. Phys. Chem. C, 2012, 116, 25415-25424.
-
[54] Y. Liu, C. Liu, Y. Liu, Appl. Surf. Sci., 2011, 257, 5513
-
[55] X. Q. Hao, Z. L. Jin, F. Wang, J. Xu, S. X. Min, H. Yan, G. X. Lu, Superlattice Microstruct., 2015, 82, 599-611.
-
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 3
- 文章访问数: 1114
- HTML全文浏览量: 84

下载: