
Citation: Changlin Yu, Hongbo He, Xingqiang Liu, Julan Zeng, Zhen Liu. Novel SiO2 nanoparticle-decorated BiOCl nanosheets exhibiting high photocatalytic performances for the removal of organic pollutants[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2019, 40(8): 1212-1221. doi: S1872-2067(19)63359-0

SiO2修饰强化BiOCl纳米片对有机污染物的光催化降解性能
BiOCl是一种绿色、稳定的新型光催化剂,具有材料易得、制备方法简单和形貌可控等诸多优点.为了进一步提高BiOCl光催化剂对有机污染物的降解活性,本文从提高量子效率的角度出发,采用SiO2纳米粒子修饰BiOCl纳米片光催化剂,以期提高光生电子和空穴分离效率,进而增强BiOCl纳米片对有机污染物的光催化降解活性.我们首先采用水解法制备了SiO2纳米粒子,然后通过水热反应制备了SiO2纳米粒子修饰的BiOCl复合光催化剂.利用XRD,FT-IR,SEM/TEM,BET,UV-vis DRS,XPS和光电流等表征手段分析了样品的物理化学性质.催化活性测试表明,SiO2/BiOCl在苯酚、双酚A和罗丹明B等有机污染物的光催化降解中表现出优越的光催化活性和稳定性.与单纯的BiOCl相比,1.88% SiO2/BiOCl样品对罗丹明B、双酚A和苯酚的降解率分别提高了16.5%,29.0%和38.7%.
SiO2纳米粒子修饰使催化性能提升的主要原因如下:首先,SiO2的修饰增加了复合材料的比表面积,增强了污染物的吸附能力,为污染物降解提供了更多的活性位点;其次,适当的SiO2耦合有利于(110)晶面生长,高暴露的特殊晶面为电子迁移提供了更加高速的通道,从而提高了电子和空穴的分离效率;最后,光生电子可以通过紧密接触的SiO2/BiOCl界面转移到SiO2表面,SiO2表面的缺陷和空位能有效捕获光生电子,从而减小了光生载流子的复合几率,使更多的光生电子和空穴参与到光催化降解反应,进而提高了SiO2/BiOCl复合材料的光催化活性.
-
关键词:
- SiO2/BiOCl
- / 纳米片
- / 有机污染物
- / 光催化
- / 界面
English
Novel SiO2 nanoparticle-decorated BiOCl nanosheets exhibiting high photocatalytic performances for the removal of organic pollutants
-
Key words:
- SiO2/BiOCl
- / Nanosheets
- / Organic pollutant
- / Photocatalysis
- / Interface
-
-
[1] P. P. Zhou, Y. Xie, J. Fang, Y. Ling, C. L. Yu, X. M. Liu, Y. H. Dai, Y. C. Qin, D. Zhou, Chemosphere, 2017, 178, 1-10.
-
[2] R. C. Shen, C. J. Jiang, Q. J. Xiang, J. Xie, X. Li, Appl. Surf. Sci., 2019, 471, 43-87.
-
[3] D. B. Zeng, K. Yang, C. L. Yu, F. Y. Chen, X. X. Li, Z. Wu, H. Liu, Appl. Catal. B, 2018, 237, 449-463.
-
[4] K. Breivik, J. M. Armitage, F. Wania, A. J. Sweetman, K. C. Jones, Environ. Sci. Technol., 2016, 50, 798-805.
-
[5] G. R. Liu, M. H. Zheng, X. X. Jiang, R. Jin, Y. Y. Zhao, J. Y. Zhan, Chem-osphere, 2016, 144, 420-424.
-
[6] G. Cagnetta, J. Huang, B. Wang, S. B. Deng, G. Yu, Chem. Eng. J., 2016, 291, 30-38.
-
[7] J. Tian, Z. Wu, Z. Liu, C. L. Yu, K. Yang, L. H. Zhu, W. Y. Huang, Y. Zhou, Chin. J. Catal., 2017, 38, 1899-1908.
-
[8] S. G. Kumar, L. G. Devi, J. Phys. Chem. A, 2011, 115, 13211-13241.
-
[9] Y. J. Cai, D. Y. Li, J. Y. Sun, M. D. Chen, Y. R. Li, Z. W. Zou, H. Zhang, H. M. Xu, D. S. Xia, Appl. Surf. Sci., 2018, 439, 697-704.
-
[10] C. L. Yu, W. Q. Zhou, H. Liu, Y. Liu, D. D. Dionysiou, Chem. Eng. J., 2016, 287, 117-129.
-
[11] S. Q. Song, B. Cheng, N. S. Wu, A. Y. Meng, S. W. Cao, J. G. Yu, Appl. Catal. B, 2016, 181, 71-78.
-
[12] L. F. Qi, B. Cheng, J. G. Yu, W. K. Ho, J. Hazard. Mater., 2016, 301, 522-530.
-
[13] C. L. Yu, G. Li, S. Kumar, K. Yang, R. C. Jin, Adv. Mater., 2014, 26, 892-898.
-
[14] S. G. Kumar, K. S. R. K. Rao, Appl. Surf. Sci., 2017, 391, 124-148.
-
[15] C. Li, Y. Q. Liang, J. Mao, L. Ling, Z. D. Cui, X. J. Yang, S. L. Zhu, Z. Y. Li, Anal. Chim. Acta, 2016, 927, 107-116.
-
[16] L. H. Yu, X. Y. Zhang, G. W. Li, Y. T. Cao, Y. Shao, D. Z. Li, Appl. Catal. B, 2016, 187, 301-309.
-
[17] C. L. Yu, L. F. Wei, W. Q. Zhou, D. D. Dionysiou, L. H. Zhu, Q. Shu, H. Liu, Chemosphere, 2016, 157, 250-261.
-
[18] C. L. Han, C. Xie, R. L.Wang, C. H. Deng, P. P. Zhao, Mater. Lett., 2016, 181, 16-20.
-
[19] J. D. Li, L. F. Wei, C. L. Yu, W. Fang, Y. Xie, W. Q. Zhou, L. H. Zhu, Appl. Surf. Sci., 2015, 358, 168-174.
-
[20] D. J. Mao, A. Q. Yu, S. S. Ding, F. Wang, S. G. Yang, C. Sun, H. He, Y. Z. Liu, K. Yu, Appl. Surf. Sci., 2016, 389, 742-750.
-
[21] C. L. Yu, W. Q. Zhou, L. H. Zhu, G. Li, K.Yang, R. C. Jin, Appl. Catal. B, 2016, 184, 1-11.
-
[22] Y. Huang, W. Wang, Q. Zhang, R. J. Huang, W. K. Ho, S. C. Lee, Sci. Rep., 2016, 6, 23435.
-
[23] S. Q. Han, J. Li, K. L. Yang, J. Lin, Chin. J. Catal., 2015, 36, 2119-2126.
-
[24] W. J. Li, C. Han, S. L. Chou, J. Z. Wang, Z. Li, Y. M. Kang, H. K. Liu, S. X. Dou, Chem. Eur. J., 2016, 22, 590-597.
-
[25] R. A. He, S. W. Cao, P. Zhou, J. G. Yu, Chin. J. Catal., 2014, 35, 989-1007.
-
[26] X. C. Meng, H. N. Qin, Z. S. Zhang, J. Colloid Interface Sci., 2018, 513, 877-890.
-
[27] S. G. Kumar, K. S. R. K. Rao, Appl. Sur. Sci., 2015, 355, 939-958.
-
[28] Y. C. Ma, Z. W. Chen, D. Qu, J. S. Shi, Appl. Surf. Sci., 2016, 361, 63-71.
-
[29] J. X. Xia, J. Di, H. T. Li, H. Xu, H. M. Li, S. J. Guo, Appl. Catal. B, 2016, 181, 260-269.
-
[30] J. Tian, Z. W. Chen, X. Y. Deng, Q. Sun, Z. Y. Sun, W. B. Li, Appl. Surf. Sci., 2018, 453, 373-382.
-
[31] M. Li, H. W. Huang, S. X. Yu, N. Tian, F. Dong, X. Du, Y. H. Zhang, Appl. Surf. Sci., 2016, 386, 285-295.
-
[32] Y. X. Xu, D. F. Lin, X. P. Liu, Y. J. Luo, H. Xue, B. Q. Huang, Q. H. Chen, Q. R. Qian, ChemCatChem, 2018, 10, 2496-2504.
-
[33] H. An, B. Lin, C. Xue, X. Q. Yan, Y. Z. Dai, J. J. Wei, G. D. Yang, Chin. J. Catal., 2018, 39, 654-663.
-
[34] R. A. He, J. F. Zhang, J. G. Yu, S. W. Cao, J. Colloid Interface Sci., 2016, 478, 201-208.
-
[35] Y. Y. Zhu, Q. Ling, Y. F. Liu, H. Wang, Y. F. Zhu, Appl. Catal. B, 2016, 187, 204-211.
-
[36] Y. F. Yang, F. Zhou, S. Zhan, Y. J. Liu, Y. F. Yin, J. Inorg. Organomet. Polym. Mater., 2016, 26, 91-99.
-
[37] L. L. Zhang, J. H. Zhang, W. G. Zhang, J. Q. Liu, H. Zhong, Y. J. Zhao, Mater. Res. Bull., 2015, 66, 109-114.
-
[38] F. F. Duo, Y. W. Wang, X. M. Mao, X. C. Zhang, Y. F. Wang, C. M. Fan, Appl. Surf. Sci., 2015, 340, 35-42.
-
[39] S. Yin, J. Di, M. Li, Y. L. Sun, J. X. Xia, H. Xu, W. M. Fan, H. M. Li, J. Mater. Sci., 2016, 51, 4769-4777.
-
[40] S. Y. Dong, Y. Q. Pi, Q. L. Li, L. M. Hu, Y. K. Li, X. Han, J. Z. Wang, J. H. Sun, J. Alloys Compd., 2016, 663, 1-9.
-
[41] L. W. Shan, Y. T. Liu, J. Suriyaprakash, C. G. Ma, Z. Wu, L. M. Dong, L. Z. Liu, J. Mol. Catal. A, 2016, 411, 179-187.
-
[42] H. B. He, S. S. Xue, C. L. Yu, Q. Z. Fan, Chin. J. Inorg. Chem., 2016, 32, 625-632.
-
[43] Z. Liu, F. T. Chen, Y. P. Gao, Y. Liu, P. F. Fang, S. J. Wang, J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 7027-7030.
-
[44] X. C. Zhang, B. Q. Lu, R. Li, X. L. Li, X. Y. Gao, C. M. Fan, Sep. Purif. Technol., 2015, 154, 68-75.
-
[45] S. B. Ning, L. Y. Ding, Z. G. Lin, Q. Y. Lin, H. L. Zhang, H. X. Lin, J. L. Long, X. X. Wang, Appl. Catal. B, 2016, 185, 203-212.
-
[46] L. Ge, C. C. Han, X. L. Xiao, L. L. Guo, Appl. Catal. B, 2013, 142-143, 414-422.
-
[47] C. Chang, L. Y. Zhu, Y. Fu, X. L. Chu, Chem. Eng. J., 2013, 233, 305-314.
-
[48] D. S. Kong, Y. J. Wei, X. X. Li, Y. Zhang, Y. Y. Feng, W. J. Li, J. Electro-chem. Soc., 2014, 161, H144-H153.
-
[49] C. L. Yu, H. B. He, W. Q. Zhou, Z. Liu, L. F. Wei, Sep. Purif. Technol., 2019, 217, 137-146.
-
[50] H. B. He, S. S. Xue, Z. Wu, C. L. Yu, K. Yang, G. M. Peng, W. Q. Zhou, D. H. Li, Chin. J. Catal., 2016, 37, 1841-1850.
-
[51] L. Ge, C. C. Han, Appl. Catal. B, 2012, 117-118, 268-274.
-
[52] Q. Hao, X. X. Niu, C. S. Nie, S. M. Hao, W. Zou, J. M. Ge, D. M. Chen, W. Q. Yao, Phys. Chem. Chem. Phys., 2016, 18, 31410-31418.
-
[53] L. Zhang, W. Z. Wang, S. M. Sun, D. Jiang, E. P. Gao, Appl. Catal. B, 2015, 162, 470-474.
-
[54] B. Lin, C. Xue, X. Q. Yan, G. D. Yang, G. Yang, B. L. Yang, Appl. Surf. Sci., 2015, 357, 346-355.
-
-

计量
- PDF下载量: 8
- 文章访问数: 1369
- HTML全文浏览量: 181