基于光微热量-荧光光谱联用技术研究光催化热力学和动力学的温度效应

覃方红 万婷 邱江源 王一惠 肖碧源 黄在银

引用本文: 覃方红, 万婷, 邱江源, 王一惠, 肖碧源, 黄在银. 基于光微热量-荧光光谱联用技术研究光催化热力学和动力学的温度效应[J]. 物理化学学报, 2020, 36(6): 1905087-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905087 shu
Citation:  Qin Fanghong, Wan Ting, Qiu Jiangyuan, Wang Yihui, Xiao Biyuan, Huang Zaiyin. Temperature Effects on Photocatalytic Heat Changes and Kinetics via In Situ Photocalorimetry-Fluorescence Spectroscopy[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(6): 1905087-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905087 shu

基于光微热量-荧光光谱联用技术研究光催化热力学和动力学的温度效应

    通讯作者: 邱江源, gxqiujiangyuan@yeah.net; 黄在银, huangzaiyin@163.com
  • 基金项目:

    国家自然科学基金项目(21873022, 21573048)及广西研究生教育创新计划项目(gxun-chxzs2018062)资助项目

摘要: 利用光微热量-荧光光谱联用技术,对光催化过程的热谱和光谱信息同步监测,获取了五个温度下,g-C3N4@Ag@Ag3PO4光催化降解罗丹明B的原位热动力学、光谱动力学信息,探究了温度对相关参数的影响。结果表明,催化降解反应分为三个阶段:(ⅰ)污染物和催化剂的光响应过程;(ⅱ)光响应吸热和污染物降解放热的竞争过程;(ⅲ)保持稳定的放热率。吸热和放热的竞争过程符合一级动力学,降解速率随着温度的升高而增大;稳定放热阶段为拟零级反应,在283.15 K、288.15 K、293.15 K、298.15 K、303.15 K下的放热速率分别为0.4668 ± 0.3875 μJ∙s−1、0.5314 ± 0.3379 μJ∙s−1、0.5064 ± 0.3234 μJ∙s−1、0.5328 ± 0.3377 μJ∙s−1、0.5762 ± 0.3452 μJ∙s−1。本研究为探究光催化过程的原位热力学、热动力学及光谱信息及机理的推测提供科学依据。

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    1. [1]

      张舒怡, 鲍静娴, 吴博, 钟良枢, 孙予罕.物理化学学报, 2019, 35 (9), 616.doi: 10.3866/PKU.WHXB201810002Zhang, S. Y.; Bao, J. X.; Wu, B.; Zhong, L, S.; Sun, Y, H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35 (9), 616. doi: 10.3866/PKU.WHXB201810002

    2. [2]

      弓程, 向思弯, 张泽阳, 孙岚, 叶陈清, 林昌健.物理化学学报, 2019, 35 (6), 616.doi: 10.3866/PKU.WHXB201805082Gong, C.; Xiang, S. W.; Zhang, Z. Y.; Sun, L.; Ye, C. Q.; Lin, C. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35 (6), 616. doi: 10.3866/PKU.WHXB201805082

    3. [3]

      Wang, W.; Li, G.; Xia, D.; An, T.; Zhao, H.; Wong, P. K. Environ. Sci: Nano 2017, 4 (4), 782. doi: 10.1039/C7EN00063D doi: 10.1039/C7EN00063D

    4. [4]

      Fox, M. A; Dulay, M. T. Chem. Rev. 1993, 93 (1), 341. doi: 10.1021/cr00017a016 doi: 10.1021/cr00017a016

    5. [5]

      Meng, F.; Liu, Y.; Wang, J.; Tan, X.; Sun, H.; Liu, S.; Wang, S. J. Colloid Interface Sci. 2018, 532, 321. doi: 10.1016/j.jcis.2018.07.131 doi: 10.1016/j.jcis.2018.07.131

    6. [6]

      Zhang, L.; Mohamed, H. H.; Dillert, R.; Bahnemann, D. J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev. 2012, 13 (4), 263. doi: 10.1016/j.jphotochemrev.2012.07.002 doi: 10.1016/j.jphotochemrev.2012.07.002

    7. [7]

      Velázquez, J. J.; Fernández-González, R.; Díaz, L.; Melián, E. P.; Rodríguez, V. D.; Núñez, P. J. Alloy. Compd. 2017, 721, 405. doi: 10.1016/j.jallcom.2017.05.314 doi: 10.1016/j.jallcom.2017.05.314

    8. [8]

      Zhang, T.; Pan, G.; Zhou, Q. J. Environ. Sci. 2016, 42, 126. doi: 10.1016/j.jes.2015.05.008 doi: 10.1016/j.jes.2015.05.008

    9. [9]

      刘守新, 刘鸿.光催化及光电催化基础与应用.北京:化学工业出版社, 2006: 59–64.Liu, S, X., Liu, H. Foundation and Application of Photocatalysis and Photoelectricity; Chemical Industry Press: Beijing, 2006; pp. 59–64.

    10. [10]

      肖明, 黄在银, 汤焕丰, 陆桑婷, 刘超.物理化学学报, 2017, 33 (2), 339.doi: 10.3866/PKU.WHXB201611092Xiao, M.; Huang, Z. Y.; Tang, H. F.; Lu, S. T.; Liu, C. Acta Phys.-Chim. Sin. 2017, 33 (2), 339. doi: 10.3866/PKU.WHXB201611092

    11. [11]

      章家伟, 王晟, 刘福生, 付小杰, 马国权, 侯美顺, 唐卓.物理化学学报, 2019, 35 (8), 885.doi: 10.3866/PKU.WHXB201812022Zhang, J. W.; Wang, S.; Liu, F. S.; Fu, X. J.; Ma, G. Q.; Hou, M. S.; Tang, Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35 (8), 885. doi: 10.3866/PKU.WHXB201812022

    12. [12]

      Ohtani B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16 (5), 1788. doi: 10.1039/C3CP53653J doi: 10.1039/C3CP53653J

    13. [13]

      Ghasemi, Z.; Younesi, H.; Zinatizadeh, A. A. J. Taiwan Inst. Chem. E 2016, 65, 357. doi: 10.1016/j.jtice.2016.05.039 doi: 10.1016/j.jtice.2016.05.039

    14. [14]

      Schneider, J.; Matsuoka, M.; Takeuchi, M.; Zhang, J.; Horiuchi, Y.; Anpo, M.; Bahnemann, D. W. Chem. Rev. 2014, 114 (19), 9919. doi: 10.1021/cr5001892 doi: 10.1021/cr5001892

    15. [15]

      Lee, K. M.; Hamid, S. B. A.; Lai, C. W. J. Nanomater. 2015, 2015, 9. doi: 10.1155/2015/940857 doi: 10.1155/2015/940857

    16. [16]

      Bauchard, E.; This, H. Talanta 2015, 131, 335. doi: 10.1016/j.talanta.2014.07.097 doi: 10.1016/j.talanta.2014.07.097

    17. [17]

      Gondal, M. A.; Hameed, A.; Yamani, Z. H.; Arfaj, A. Chem. Phys. Lett. 2004, 392 (4–6), 372. doi: 10.1016/j.cplett.2004.05.092 doi: 10.1016/j.cplett.2004.05.092

    18. [18]

      Mikko, M.; Shane, M. P.; Enrico, B.; Alexander, L.; Martijn, A. Z.; Filipp, F. Chem. Sci. 2017, 8 (3), 2179. doi: 10.1039/C6SC04378J doi: 10.1039/C6SC04378J

    19. [19]

      Brady, G. A.; Halloran, J. W.; J. Mater. Sci. 1998, 33 (18), 4551. doi: 10.1023/A:1004416705140 doi: 10.1023/A:1004416705140

    20. [20]

      李星星, 范高超, 马昭, 谭学才, 黄在银.中国科学化学, 2014, 10, 1576.doi: 10.1360/N032013-00066Li, X. X.; Fan, G. C.; Ma, Z.; Tan, X. C.; Huang, Z. Y. Sci. China Chem. 2014, 10, 1576. doi: 10.1360/N032013-00066

    21. [21]

      李星星, 黄在银, 范高超, 吴烨楠, 谭学才.高等学校化学学报, 2014, 7, 1480.doi: 10.7503/cjcu20140176Li, X. X.; Huang, Z. Y.; Fan, G. C.; Wu, Y. N.; Tan, X. C. Chem. J. Chin. Univ. 2014, 7, 1480. doi: 10.7503/cjcu20140176

    22. [22]

      Li, X, X.; Huang, Z.; Liu, Z.; Diao, K.; Fan, G.; Huang, Z.; Tan, X. Appl. Catal. B-Environ. 2016, 181, 79. doi: 10.1016/j.apcatb.2015.07.036 doi: 10.1016/j.apcatb.2015.07.036

    23. [23]

      Li, X. X.; Wan, T.; Qiu, J. Y.; Wei, H.; Qin, F. H.; Wang, Y. H.; Huang, Z. Y.; Tan, X. C. Appl. Catal. B-Environ. 2017, 217, 591. doi: 10.1016/j.apcatb.2017.05.086 doi: 10.1016/j.apcatb.2017.05.086

    24. [24]

      万婷, 李星星, 黄在银, 邱江源, 左晨, 谭学才.高等学校化学学报, 2017, 38 (12), 2226.doi: 10.7503/cjcu20170371Wan, T.; Li, X. X.; Huang, Z. Y.; Qiu, J. Y.; Zuo, C.; Tan, X. C. Chem. J. Chin. Univ. 2017, 38 (12), 2226. doi: 10.7503/cjcu20170371

    25. [25]

      Chen, Y.; Huang, W.; He, D.; Situ, Y.; Huang, H. ACS Appl. Mater. Inter. 2014, 6 (16), 14405. doi: 10.1021/am503674e doi: 10.1021/am503674e

    26. [26]

      傅献彩, 沈文霞, 姚天扬.物理化学(第五版).北京:高等教育出版社, 2006: 163–201.Fu, X, C.; Shen, W, X.; Yao, T, Y. Physical Chemistry, 5th ed.; Higher Education Press: Beijing, 2006; pp. 163–201.

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  • 发布日期:  2020-06-15
  • 收稿日期:  2019-05-31
  • 接受日期:  2019-07-17
  • 修回日期:  2019-07-07
  • 网络出版日期:  2019-06-19
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

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