Citation: Hua An, Bo Lin, Chao Xue, Xiaoqing Yan, Yanzhu Dai, JinJia Wei, Guidong Yang. Formation of BiOI/g-C3N4 nanosheet composites with high visible-light-driven photocatalytic activity[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2018, 39(4): 654-663. doi: 10.1016/S1872-2067(17)62927-9
新型BiOI/g-C3N4纳米片复合光催化剂的制备及其可见光催化活性增强
为此,本文通过简单的一步溶剂热法在g-C3N4纳米薄片表面原位生长BiOI纳米片材料,成功制备了新型的BiOI/g-C3N4纳米片复合光催化剂.利用X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱和瞬态光电流响应谱对所合成复合光催化剂的晶体结构、微观形貌、光吸收性能和电荷分离性能进行了表征测试.XRD,SEM和TEM结果显示,结晶完好的BiOI呈小片状均匀分散在g-C3N4纳米薄片表面;紫外漫反射光谱表明,纳米片复合材料的吸光性能较g-C3N4薄片有显著提升;瞬态光电流测试证明,复合材料较单一材料有更好的电荷分离与迁移性能.在可见光催化降解RhB的测试中,BiOI/g-C3N4纳米片复合光催化剂显示出了优异的催化活性和稳定性,其光降解活性分别为纯BiOI和g-C3N4的34.89和1.72倍;自由基捕获实验发现,反应过程中的主要活性物种为超氧自由基(·O2-),即光生电子主导整个降解反应的发生.由此可见,强的可见光吸收能力和g-C3N4与BiOI界面处形成的内建电场协同促进了g-C3N4纳米薄片的电荷分离,进而显著提高了该复合材料的可见光催化降解活性.此外,本文初步验证了在BiOI/g-C3N4纳米片复合光催化体系内光生电荷是依据"双向转移"机制进行分离和迁移的,而非"Z型转移"机制.
English
Formation of BiOI/g-C3N4 nanosheet composites with high visible-light-driven photocatalytic activity
-
Key words:
- g-C3N4
- / BiOI
- / Nanosheet
- / Photodegradation
- / Double-transfer mechanism
- / Visible light
-
-
[1] Y. Hou, Z. H. Wen, S. M. Cui, X. R. Guo, J. H. Chen, Adv. Mater., 2013, 25, 6291-6297.
-
[2] W. D. Zhang, Z. W. Zhao, F. Dong, Y. X. Zhang, Chin. J. Catal., 2017, 38, 372-378.
-
[3] B. Lin, S. Chen, F. Dong, G. D. Yang, Nanoscale, 2017, 9, 5273-5279.
-
[4] S. W. Zhang, J. X. Li, X. K. Wang, Y. S. Huang, M. Y. Zeng, J. Z. Xu, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6, 22116-22125.
-
[5] B. Lin, C. Xue, X. Q. Yan, G. D. Yang, G. Yang, B. L. Yang, Appl. Surf. Sci., 2015, 357, 346-355.
-
[6] X. J. Bai, L. Wang, R. L. Zong, Y. F. Zhu, J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 9952-9961.
-
[7] B. Lin, H. An, X. Q. Yan, T. X. Zhang, J. J. Wei, G. D. Yang, Appl. Catal. B, 2017, 210, 173-183.
-
[8] X. D. Zhang, X. Xie, H. Wang, J. J. Zhang, B. C. Pan, Y. Xie, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 18-21.
-
[9] Y. Wang, X. C. Wang, M. Antonietti, Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 68-89.
-
[10] Y. Hou, Z. H. Wen, S. M. Cui, X. L. Feng, J. H. Chen, Nano Lett., 2016, 16, 2268-2277.
-
[11] G. Liao, S. Chen, X. Quan, H. T. Yu, H. M. Zhao, J. Mater. Chem., 2012, 22, 2721-2726.
-
[12] G. G. Zhang, Z. A. Lan, L. H. Lin, S. Lin, X. C. Wang, Chem. Sci., 2016, 7, 3062-3066.
-
[13] B. Lin, G. D. Yang, B. L. Yang, Y. X. Zhao, Appl. Catal. B, 2016, 198, 276-285.
-
[14] J. J. Wang, L. Tang, G. M. Zeng, Y. Liu, Y. Y. Zhou, Y. C. Deng, J. J. Wang, B. Peng, ACS Sustainable Chem. Eng., 2017, 5, 1062-1072.
-
[15] Q. Y. Lina, L. Li, S. J. Liang, M. H. Liu, J. H. Bi, L. Wu, Appl. Catal. B, 2015, 163, 135-142.
-
[16] P. Niu, L. L. Zhang, G. Liu, H. M. Cheng, Adv. Funct. Mater., 2012, 22, 4763-4770.
-
[17] M. Xu, L. Han, S. J. Dong, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2013, 5, 12533-12540.
-
[18] J. Q. Wen, J. Xie, Z. H. Yang, R. C. Shen, H. Y. Li, X. Y. Luo, X. B. Chen, X. Li, ACS Sustainable Chem. Eng., 2017, 5, 2224-2236.
-
[19] W. J. Wang, J. C Yu, D. H. Xia, P. K. Wong, Y. C. Li, Environ. Sci. Technol., 2013, 47, 8724-8732
-
[20] H. F. Shi, G. Q. Chen, C.L. Zhang, Z. G. Zou, ACS Catal., 2014, 4, 3637-3643.
-
[21] J. Yan, Z. G. Chen, H. Y. Ji, Z. Liu, X. Wang, Y. G. Xu, X. J. She, L. Y. Huang, L. Xu, H. Xu, H. M. Li, Chem. Eur. J., 2016, 22, 4764-4773.
-
[22] K. Li, S. M. Gao, Q. Y. Wang, H. Xu, Z. Y. Wang, B. B. Huang, Y. Dai, J. Lu, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 9023-9030.
-
[23] W. Chen, T. Y. Liu, T. Huang, X. H. Liu, J. W. Zhu, G. R. Duan, X. J. Yang, J. Mater. Sci., 2015, 50, 8142-8152.
-
[24] Y. J. Sun, W. D. Zhang, T. Xiong, Z. W. Zhao, F. Dong, R. Q. Wang, W. K. Ho, J. Colloid. Interf. Sci., 2014, 418, 317-323.
-
[25] D. L. Jiang, J. Li, C. S. Xing, Z. Y. Zhang, S. C. Meng, M. Chen, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 19234-19242.
-
[26] Y. G. Li, X. L. Wei, X. Y. Yan, J. T. Cai, A. N. Zhou, M. R. Yang, K. Q. Liu, Phys. Chem. Chem. Phys., 2016, 18, 10255-10261.
-
[27] X. Xiao, W. D. Zhang, J. Mater. Chem., 2010, 20, 5866-5870.
-
[28] Y. J. Sun, X. Xiao, X. Dong, F. Dong, W. Zhang, Chin. J. Catal., 2017, 38, 217-226.
-
[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] L. Q. Ye, J. N. Chen, L. H. Tian, J. Y. Liu, T. Y. Peng, K. J. Deng, L. Zan, Appl. Catal. B, 2013, 130-131, 1-7.
-
[31] X. Yu, J. J. Yang, K. H. Ye, X. H. Fu, Y. M. Zhang, Inorg. Chem. Com-mun., 2016, 71, 45-49.
-
[32] S. Q. Han, J. Li, K.L. Yang, J. Lin, Chin. J. Catal., 2015, 36, 2119-2126.
-
[33] M. Yan, Y. Q. Hua, F. F. Zhu, W. Gu, J. H. Jiang, H. Q. Shen, W. D. Shi, Appl. Catal. B, 2017, 202, 518-527.
-
[34] Z. Y. Wang, Y. Huang, W. K. Ho, J. J. Cao, Z. X. Shen, S. C. Lee, Appl. Catal. B, 2016, 199, 123-133.
-
[35] J. Di, J. X. Xia, S. Yin, H. Xu, L. Xu, Y. G. Xu, M. Q. He, H. M. Li, J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 5340-5351.
-
[36] C. Xue, X. Xu, G. D. Yang, S. J. Ding, RSC Adv., 2015, 5, 102228-102237.
-
[37] 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.
-
[38] Y. G. Xu, H. Xu, L. Wang, J. Yan, H. M. Li, Y. H. Song, L. Y. Huang, G. B. Cai, Dalton Trans., 2013, 42, 7604-7613.
-
[39] S. M. Wang, Y. Guan, L. P. Wang, W. Zhao, H. He, J. Xiao, S. G. Yang, C. Sun, Appl. Catal. B, 2015, 168-169, 448-457.
-
[40] Z. Liu, X. X. Xu, J. Z. Fang, X. M. Zhu, J. H. Chu, B. J. Li, Appl. Surf. Sci., 2012, 258, 3771-3778.
-
[41] J. Bao, B. Y. Xu, H. L. Lin, B. D. Luo, S. F. Chem. Eng. J., 2012, 185-186, 91-99.
-
[42] H. W. Huang, X. Han, X. W. Li, S. C. Wang, P. K. Chu, Y. H. Zhang, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 482-492.
-
[43] X. Q. Yan, K. Ye, T. X. Zhang, C. Xue, D. Zhang, C. S. Ma, J. J. Wei, G. D. Yang, New J. Chem., 2017, 41, 8482-8489.
-
[44] Q. Zhang, Y. Huang, L. F. Xu, J. J. Cao, W. K. Ho, S. C. Lee, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8, 4165-4174.
-
[45] C. Xue, H. An, X. Q. Yan, J. L. Li, B. L. Yang, J. J. Wei, G. D. Yang, Nano Energy, 2017, 39, 513-523.
-
[46] J. C. Wang, H. C. Yao, Z. Y. Fan, L. Zhang, J. S. Wang, S. Q. Zang, Z. J. Li, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8, 3765-3775.
-
[47] J. Wang, L. Zhang, W. X. Fang, J. Ren, Y. Y. Li, H. C. Yao, J. S. Wang, Z. Li, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 8631-8639.
-
[48] Y. Bai, P.Q. Wang, J.Y. Liu, X.J. Liu, RSC Adv., 2014, 4, 19456-19461.
-
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 3
- 文章访问数: 1152
- HTML全文浏览量: 119

下载: