Ag/Ag3PO4/g-C3N4复合光催化剂的合成与再生及其可见光下的光催化性能

刘建新 王韵芳 王雅文 樊彩梅

引用本文: 刘建新, 王韵芳, 王雅文, 樊彩梅. Ag/Ag3PO4/g-C3N4复合光催化剂的合成与再生及其可见光下的光催化性能[J]. 物理化学学报, 2014, 30(4): 729-737. doi: 10.3866/PKU.WHXB201402243 shu
Citation:  LIU Jian-Xin, WANG Yun-Fang, WANG Ya-Wen, FAN Cai-Mei. Synthesis, Regeneration and Photocatalytic Activity under Visible-Light Irradiation of Ag/Ag3PO4/g-C3N4 Hybrid Photocatalysts[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(4): 729-737. doi: 10.3866/PKU.WHXB201402243 shu

Ag/Ag3PO4/g-C3N4复合光催化剂的合成与再生及其可见光下的光催化性能

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21206105,21176168)资助项目 

摘要:

研究了用离子交换沉淀法制备的Ag/Ag3PO4/g-C3N4的可见光光催化性能及再生方法. 通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱及X射线光电子能谱(XPS)对其进行了结构特性分析. XRD 结果显示再生后催化剂的结构未发生改变. FESEM 及UV-Vis 分析结果说明催化剂由Ag3PO4与g-C3N4复合而成. XPS分析结果表明催化剂表面出现少量的银单质. 利用可见光(λ>420nm)照射下的苯酚降解实验评价了样品的光催化活性,并通过活性物种及能带结构的分析对催化剂的光催化机理进行了推测. 研究表明,Ag/Ag3PO4/g-C3N4的光催化活性明显高于纯Ag3PO4及纯g-C3N4,主要原因归结为单质银、Ag3PO4及g-C3N4的协同效应. 经过氧化氢和磷酸氢铵钠(NaNH4HPO4)的再生可完全恢复催化剂的活性,这表明该绿色环保的再生方法可实现Ag/Ag3PO4/g-C3N4催化剂在环境中的实际应用.

English

    1. [1]

      (1) Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238 (5358), 37. doi: 10.1038/238037a0

      (1) Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238 (5358), 37. doi: 10.1038/238037a0

    2. [2]

      (2) Hagfeldt, A.; Grätzel, M. Chem. Rev. 1995, 95 (1), 49. doi: 10.1021/cr00033a003(2) Hagfeldt, A.; Grätzel, M. Chem. Rev. 1995, 95 (1), 49. doi: 10.1021/cr00033a003

    3. [3]

      (3) Chen,W.; Dong, X. F.; Chen, Z. S.; Chen, S. Z.; Lin,W. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25 (6), 1107. [陈威, 董新法, 陈之善, 陈胜洲, 林维明. 物理化学学报, 2009, 25 (6), 1107.]d oi: 10.3866/PKU.WHXB20090624(3) Chen,W.; Dong, X. F.; Chen, Z. S.; Chen, S. Z.; Lin,W. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25 (6), 1107. [陈威, 董新法, 陈之善, 陈胜洲, 林维明. 物理化学学报, 2009, 25 (6), 1107.]d oi: 10.3866/PKU.WHXB20090624

    4. [4]

      (4) Khaselev, O.; Turner, J. A. Science 1998, 280 (5362), 425. doi: 10.1126/science.280.5362.425(4) Khaselev, O.; Turner, J. A. Science 1998, 280 (5362), 425. doi: 10.1126/science.280.5362.425

    5. [5]

      (5) Zou, Z. G.; Ye, J. H.; Sayama, K.; Arakawa, H. Nature 2001, 414 (6864), 625. doi: 10.1038/414625a(5) Zou, Z. G.; Ye, J. H.; Sayama, K.; Arakawa, H. Nature 2001, 414 (6864), 625. doi: 10.1038/414625a

    6. [6]

      (6) Yang, Y. Q.; Zhang, G. K.; Yu, S. J.; Shen, X. Chem. Eng. J. 2010, 162 (1), 171. doi: 10.1016/j.cej.2010.05.024(6) Yang, Y. Q.; Zhang, G. K.; Yu, S. J.; Shen, X. Chem. Eng. J. 2010, 162 (1), 171. doi: 10.1016/j.cej.2010.05.024

    7. [7]

      (7) Hu, Y. F.; Li, Y. X.; Peng, S. Q.; Lü, G. X.; Li, S. B. Acta Phys.-Chim. Sin. 2008, 24 (11), 2071. [胡元方, 李越湘, 彭绍琴, 吕功煊, 李树本. 物理化学学报, 2008, 24 (11), 2071.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20081123(7) Hu, Y. F.; Li, Y. X.; Peng, S. Q.; Lü, G. X.; Li, S. B. Acta Phys.-Chim. Sin. 2008, 24 (11), 2071. [胡元方, 李越湘, 彭绍琴, 吕功煊, 李树本. 物理化学学报, 2008, 24 (11), 2071.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20081123

    8. [8]

      (8) Fan, H. B.; Zhang, D. F.; Guo, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (9), 2214. [范海滨, 张东凤, 郭林. 物理化学学报, 2012, 28 (9), 2214.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201206122(8) Fan, H. B.; Zhang, D. F.; Guo, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (9), 2214. [范海滨, 张东凤, 郭林. 物理化学学报, 2012, 28 (9), 2214.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201206122

    9. [9]

      (9) Zhang, N.; Zhang, Y. H.; Xu, Y. J. Nanoscale 2012, 4, 5792. doi: 10.1039/c2nr31480k(9) Zhang, N.; Zhang, Y. H.; Xu, Y. J. Nanoscale 2012, 4, 5792. doi: 10.1039/c2nr31480k

    10. [10]

      (10) Zhang, N.; Liu, S. Q.; Xu, Y. J. Nanoscale 2012, 4, 2227. doi: 10.1039/c2nr00009a(10) Zhang, N.; Liu, S. Q.; Xu, Y. J. Nanoscale 2012, 4, 2227. doi: 10.1039/c2nr00009a

    11. [11]

      (11) Yang, M. Q.; Xu, Y. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 19102. doi: 10.1039/c3cp53325e(11) Yang, M. Q.; Xu, Y. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 19102. doi: 10.1039/c3cp53325e

    12. [12]

      (12) Yang, M. Q.;Weng, B.; Xu, Y. J. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 1710. doi: 10.1039/c3ta14370h(12) Yang, M. Q.;Weng, B.; Xu, Y. J. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 1710. doi: 10.1039/c3ta14370h

    13. [13]

      (13) Yi, Z. G.; Ye, J. H.; Kikugawa, N.; Kako, T.; Ouyang, S. X.; Stuart-Williams, H.; Yang, H.; Cao, J. Y.; Luo,W. J.; Li, Z. S.; Liu, Y.;Withers, R. L. Nat. Mater. 2010, 9 (7), 559. doi:1 0.1038/nmat2780(13) Yi, Z. G.; Ye, J. H.; Kikugawa, N.; Kako, T.; Ouyang, S. X.; Stuart-Williams, H.; Yang, H.; Cao, J. Y.; Luo,W. J.; Li, Z. S.; Liu, Y.;Withers, R. L. Nat. Mater. 2010, 9 (7), 559. doi:1 0.1038/nmat2780

    14. [14]

      (14) Wang, X. C.; Maeda, K.; Thomas, A.; Takanabe, K.; Xin, G.; Carlsson, J. M.; Domen, K.; Antonietti, M. Nat. Mater. 2009, 8 (1), 76. doi: 10.1038/nmat2317(14) Wang, X. C.; Maeda, K.; Thomas, A.; Takanabe, K.; Xin, G.; Carlsson, J. M.; Domen, K.; Antonietti, M. Nat. Mater. 2009, 8 (1), 76. doi: 10.1038/nmat2317

    15. [15]

      (15) Asahi, R.; Morikiwa, T.; Ohwaki, T.; Aoki, K.; Taga, Y. Science 2001, 293, 269. doi: 10.1126/science.1061051(15) Asahi, R.; Morikiwa, T.; Ohwaki, T.; Aoki, K.; Taga, Y. Science 2001, 293, 269. doi: 10.1126/science.1061051

    16. [16]

      (16) Kudo, A.; Omori, K.; Kato, H. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121 (49), 11459. doi: 10.1021/ja992541y(16) Kudo, A.; Omori, K.; Kato, H. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121 (49), 11459. doi: 10.1021/ja992541y

    17. [17]

      (17) Wang, Y. F.; Li, X. L.;Wang, Y.W.; Fan, C. M. J. Solid State Chem. 2013, 202, 51. doi: 10.1016/j.jssc.2013.03.013(17) Wang, Y. F.; Li, X. L.;Wang, Y.W.; Fan, C. M. J. Solid State Chem. 2013, 202, 51. doi: 10.1016/j.jssc.2013.03.013

    18. [18]

      (18) Bi, Y. P.; Ouyang, S. X.; Cao, J. Y.; Ye, J. H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 10071. doi: 10.1039/c1cp20488b(18) Bi, Y. P.; Ouyang, S. X.; Cao, J. Y.; Ye, J. H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 10071. doi: 10.1039/c1cp20488b

    19. [19]

      (19) Yao,W. F.; Zhang, B.; Huang, C. P.; Ma, C.; Song, X. L.; Xu, Q. J. J. Mater. Chem. 2012, 22, 4050. doi: 10.1039/c2jm14410g(19) Yao,W. F.; Zhang, B.; Huang, C. P.; Ma, C.; Song, X. L.; Xu, Q. J. J. Mater. Chem. 2012, 22, 4050. doi: 10.1039/c2jm14410g

    20. [20]

      (20) Shen, K.; ndal, M. A.; Siddique, R. G.; Shi, S.;Wang, S. Q.; Sun, J. B.; Xu, Q. Y. Chin. J. Catal. 2014, 35 (1), 78. doi: 10.1016/S1872-2067(12)60712-8(20) Shen, K.; ndal, M. A.; Siddique, R. G.; Shi, S.;Wang, S. Q.; Sun, J. B.; Xu, Q. Y. Chin. J. Catal. 2014, 35 (1), 78. doi: 10.1016/S1872-2067(12)60712-8

    21. [21]

      (21) Zhang, L. L.; Zhang, H. C.; Huang, H.; Yang, L.; Kang, Z. H. New J. Chem. 2012, 36 (8), 1541. doi: 10.1039/c2nj40206h(21) Zhang, L. L.; Zhang, H. C.; Huang, H.; Yang, L.; Kang, Z. H. New J. Chem. 2012, 36 (8), 1541. doi: 10.1039/c2nj40206h

    22. [22]

      (22) Wang, H.; Bai, Y. S.; Yang, J. T.; Lang, X. F.; Li, J. H.; Guo, L. Chem. Eur. J. 2012, 18 (18), 5524. doi: 10.1002/chem.v18.18(22) Wang, H.; Bai, Y. S.; Yang, J. T.; Lang, X. F.; Li, J. H.; Guo, L. Chem. Eur. J. 2012, 18 (18), 5524. doi: 10.1002/chem.v18.18

    23. [23]

      (23) ettmann, F.; Fischer, A.; Antonietti, M.; Thomas, A. Angew. Chem. Int. Edit. 2006, 45 (27), 4467.(23) ettmann, F.; Fischer, A.; Antonietti, M.; Thomas, A. Angew. Chem. Int. Edit. 2006, 45 (27), 4467.

    24. [24]

      (24) Shahbaz, M.; Urano, S.; LeBreton, P. R.; Rossman, M. A.; Hosmane, R. S.; Leonard, N. J. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106 (10), 2805. doi: 10.1021/ja00322a014(24) Shahbaz, M.; Urano, S.; LeBreton, P. R.; Rossman, M. A.; Hosmane, R. S.; Leonard, N. J. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106 (10), 2805. doi: 10.1021/ja00322a014

    25. [25]

      (25) Chhor, K.; Bocquet, J. F.; Colbeau-Justin, C. Mater. Chem. Phys. 2004, 86 (1), 123. doi: 10.1016/j.matchemphys.2004.02.023(25) Chhor, K.; Bocquet, J. F.; Colbeau-Justin, C. Mater. Chem. Phys. 2004, 86 (1), 123. doi: 10.1016/j.matchemphys.2004.02.023

    26. [26]

      (26) Hu, C.; Lan, Y. Q.; Qu, J. H.; Hu, X. X.;Wang, A. M. J. Phys. Chem. B 2006, 110 (9), 4066. doi: 10.1021/jp0564400(26) Hu, C.; Lan, Y. Q.; Qu, J. H.; Hu, X. X.;Wang, A. M. J. Phys. Chem. B 2006, 110 (9), 4066. doi: 10.1021/jp0564400

    27. [27]

      (27) Lopez-Salido, I.; Lim, D. C.; Kim, Y. D. Surf. Sci. 2005, 588 (1-3), 6.(27) Lopez-Salido, I.; Lim, D. C.; Kim, Y. D. Surf. Sci. 2005, 588 (1-3), 6.

    28. [28]

      (28) Ng, H. N.; Calvo, C.; Faggiani, R. Acta Cryst. B 1978, 34 (3), 898. doi: 10.1107/S0567740878014570(28) Ng, H. N.; Calvo, C.; Faggiani, R. Acta Cryst. B 1978, 34 (3), 898. doi: 10.1107/S0567740878014570

    29. [29]

      (29) Cao, J.; Luo, B. D.; Lin, H. L.; Xu, B. Y.; Chen, S. F. J. Hazard. Mater. 2012, 217 -218, 107.(29) Cao, J.; Luo, B. D.; Lin, H. L.; Xu, B. Y.; Chen, S. F. J. Hazard. Mater. 2012, 217 -218, 107.

    30. [30]

      (30) Khan, A.; Qamar, M.; Muneer, M. Chem. Phys. Lett. 2012, 519 -520, 54.(30) Khan, A.; Qamar, M.; Muneer, M. Chem. Phys. Lett. 2012, 519 -520, 54.

    31. [31]

      (31) Zhang, F. J.; Xie, F. Z.; Zhu, S. F.; Liu, J.; Zhang, J.; Mei, S. F.; Zhao,W. Chem. Eng. J. 2013, 228, 435. doi: 10.1016/j.cej.2013.05.027(31) Zhang, F. J.; Xie, F. Z.; Zhu, S. F.; Liu, J.; Zhang, J.; Mei, S. F.; Zhao,W. Chem. Eng. J. 2013, 228, 435. doi: 10.1016/j.cej.2013.05.027

    32. [32]

      (32) Liu, J. J.; Fu, X. L.; Chen, S. F.; Zhu, Y. F. Appl. Phys. Lett. 2011, 99 (19), 191903/1. doi: 10.1063/1.3660319(32) Liu, J. J.; Fu, X. L.; Chen, S. F.; Zhu, Y. F. Appl. Phys. Lett. 2011, 99 (19), 191903/1. doi: 10.1063/1.3660319

    33. [33]

      (33) Chen, L. C.; Chen, C. K.;Wei, S. L.; Bhusari, D. M.; Chen, K. H.; Chen, Y. F.; Jong, Y. C.; Huang, Y. S. Appl. Phys. Lett. 1998, 72 (19), 2463. doi: 10.1063/1.121383(33) Chen, L. C.; Chen, C. K.;Wei, S. L.; Bhusari, D. M.; Chen, K. H.; Chen, Y. F.; Jong, Y. C.; Huang, Y. S. Appl. Phys. Lett. 1998, 72 (19), 2463. doi: 10.1063/1.121383

    34. [34]

      (34) Zhang, Q. H.; Gao, L.; Guo, J. K. Appl. Catal. B 2000, 26 (3), 207. doi: 10.1016/S0926-3373(00)00122-3(34) Zhang, Q. H.; Gao, L.; Guo, J. K. Appl. Catal. B 2000, 26 (3), 207. doi: 10.1016/S0926-3373(00)00122-3

    35. [35]

      (35) Liu, Y. P.; Fang, L.; Lu, H. D.; Liu, L. J.;Wang, H.; Hu, C. Z. Catal. Commun. 2012, 17, 200. doi: 10.1016/j.catcom.2011.11.001(35) Liu, Y. P.; Fang, L.; Lu, H. D.; Liu, L. J.;Wang, H.; Hu, C. Z. Catal. Commun. 2012, 17, 200. doi: 10.1016/j.catcom.2011.11.001

    36. [36]

      (36) Bi, Y. P.; Ouyang, S. X.; Umezawa, N.; Cao, J. Y.; Ye, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (17), 6490. doi: 10.1021/ja2002132(36) Bi, Y. P.; Ouyang, S. X.; Umezawa, N.; Cao, J. Y.; Ye, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (17), 6490. doi: 10.1021/ja2002132

    37. [37]

      (37) Zhang, N.; Liu, S. Q.; Fu, X. Z.; Xu, Y. Z. J. Phys. Chem. C 2011, 115 (18), 9136. doi: 10.1021/jp2009989(37) Zhang, N.; Liu, S. Q.; Fu, X. Z.; Xu, Y. Z. J. Phys. Chem. C 2011, 115 (18), 9136. doi: 10.1021/jp2009989

    38. [38]

      (38) Li, G. T.;Wong, K. H.; Zhang, X.W.; Hu, C.; Yu, J. C.; Chan, R. C. Y.;Wong, P. K. Chemosphere 2009, 76 (9), 1185. doi: 10.1016/j.chemosphere.2009.06.027(38) Li, G. T.;Wong, K. H.; Zhang, X.W.; Hu, C.; Yu, J. C.; Chan, R. C. Y.;Wong, P. K. Chemosphere 2009, 76 (9), 1185. doi: 10.1016/j.chemosphere.2009.06.027

    39. [39]

      (39) Li, Y. Y.;Wang, J. S.; Yao, H. C.; Dang, L. Y.; Li, Z. J. J. Mol. Catal. A: Chem. 2011, 334 (1-2), 116.(39) Li, Y. Y.;Wang, J. S.; Yao, H. C.; Dang, L. Y.; Li, Z. J. J. Mol. Catal. A: Chem. 2011, 334 (1-2), 116.

    40. [40]

      (40) Kumar, S.; Surendar, T.; Baruahb, A.; Shanker, V. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 5333. doi: 10.1039/c3ta00186e(40) Kumar, S.; Surendar, T.; Baruahb, A.; Shanker, V. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 5333. doi: 10.1039/c3ta00186e

    41. [41]

      (41) Oliveira, H. G.; Nery, D. C.; Lon , C. Appl. Catal. B 2010, 93 (3-4), 205.(41) Oliveira, H. G.; Nery, D. C.; Lon , C. Appl. Catal. B 2010, 93 (3-4), 205.

    42. [42]

      (42) Sobczy ski, A.; Duczmal, .; Zmudzi ski,W. J. Mol. Catal. AChem. 2004, 213 (2), 225. doi: 10.1016/j.molcata.2003.12.006(42) Sobczy ski, A.; Duczmal, .; Zmudzi ski,W. J. Mol. Catal. AChem. 2004, 213 (2), 225. doi: 10.1016/j.molcata.2003.12.006

    43. [43]

      (43) Peiró, A. M.; Ayllón, J. A.; Peral, J.; Doménech, X. Appl. Catal. B 2001, 30 (3-4), 359.(43) Peiró, A. M.; Ayllón, J. A.; Peral, J.; Doménech, X. Appl. Catal. B 2001, 30 (3-4), 359.

    44. [44]

      (44) ettmann, F.; Fischer, A.; Antonietti, M.; Thomas, A. Angew. Chem. Int. Edit. 2006, 45 (27) 4467.(44) ettmann, F.; Fischer, A.; Antonietti, M.; Thomas, A. Angew. Chem. Int. Edit. 2006, 45 (27) 4467.

    45. [45]

      (45) Liu, Y. F.; Zhu, Y. Y.; Xu, J.; Bai, X. J.; Zong, R. L.; Zhu, Y. F. Appl. Catal. B 2013, 142 -143, 561.(45) Liu, Y. F.; Zhu, Y. Y.; Xu, J.; Bai, X. J.; Zong, R. L.; Zhu, Y. F. Appl. Catal. B 2013, 142 -143, 561.

    46. [46]

      (46) Ma,W.; Cheng, Z. H.; Gao, Z. X.;Wang, R.;Wang, B. D.; Sun, Q. Chem. Eng. J. 2014, 241, 167. doi: 10.1016/j.cej.2013.12.031(46) Ma,W.; Cheng, Z. H.; Gao, Z. X.;Wang, R.;Wang, B. D.; Sun, Q. Chem. Eng. J. 2014, 241, 167. doi: 10.1016/j.cej.2013.12.031

    47. [47]

      (47) Lin, H. L.; Cao, J.; Luo, B. D.; Xu, B. Y.; Chen, S. F. Catal. Commun. 2012, 21, 91. doi: 10.1016/j.catcom.2012.02.008

      (47) Lin, H. L.; Cao, J.; Luo, B. D.; Xu, B. Y.; Chen, S. F. Catal. Commun. 2012, 21, 91. doi: 10.1016/j.catcom.2012.02.008

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  862
  • 文章访问数:  1267
  • HTML全文浏览量:  87
文章相关
  • 发布日期:  2014-03-31
  • 收稿日期:  2013-12-09
  • 网络出版日期:  2014-02-24
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