纳米片自组装的(BiO)2CO3单分散微米绒球的绿色可控合成及其光催化性能

阮毛毛 宋乐新 王青山 夏娟 杨尊 滕越 许哲远

引用本文: 阮毛毛,  宋乐新,  王青山,  夏娟,  杨尊,  滕越,  许哲远. 纳米片自组装的(BiO)2CO3单分散微米绒球的绿色可控合成及其光催化性能[J]. 物理化学学报, 2017, 33(5): 1033-1042. doi: 10.3866/PKU.WHXB201702101 shu
Citation:  RUAN Mao-Mao,  SONG Le-Xin,  WANG Qing-Shan,  XIA Juan,  YANG Zun,  TENG Yue,  XU Zhe-Yuan. Facile Green Synthesis of Highly Monodisperse Bismuth Subcarbonate Micropompons Self-assembled by Nanosheets: Improved Photocatalytic Performance[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(5): 1033-1042. doi: 10.3866/PKU.WHXB201702101 shu

纳米片自组装的(BiO)2CO3单分散微米绒球的绿色可控合成及其光催化性能

  • 基金项目:

    安徽省自然科学基金(1508085MB30)和中央高校基本科研专项资金(WK2060190052,WK6030000017)资助项目

摘要: 采用水为溶剂,Bi(NO33·5H2O为Bi 源,C6H5Na3O7·2H2O(TCD)为配体构筑了前驱配合物Bi-TCD,通过配合物分解实现了由纳米片自组装的碳酸氧铋(BS)微米绒球的绿色可控合成,例如,BS的结构和形貌可经由改变反应物浓度和反应时间来调控。我们发现,一方面,TCD的配位作用可致BiO+离子缓慢释出从而调控BS的形成速率;另一方面,尿素在BS材料的形成过程中起碳源、碱源、形貌调控剂和晶体成长控制剂的多重作用,通过调控尿素的浓度制备了三种分别沿着[001]、[110]和[013]优势生长方向的BS晶体。这种合成方法成本低,不需要有机溶剂、模板、表面活性剂、高温和很长的反应时间;产物分散性好;产率高;且拥有可控的形貌和优势生长方向。特别是由纳米片自组装的BS微米绒球对罗丹明B展现出优异的光催化性能。我们相信当前工作将是绿色可控合成和无机微纳材料应用方面的一个重要进展。

English

    1. [1]

      (a) Chen, X.; Li, C.; Grätzel, M.; Kostecki, R.; Mao, S. S.Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 7909. doi: 10.1039/C2CS35230C

    2. [2]

      Xiang, Q.; Yu, J.; Jaroniec, M. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 782. doi: 10.1039/C1CS15172J

    3. [3]

      (a) Chen, X.; Shen, S.; Guo, L.; Mao, S. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6503. doi: 10.1021/cr1001645

    4. [4]

      Li, X. J.; Sheng, J. Y.; Chen, H. H.; Xu, Y. M. ActaPhys. -Chim. Sin. 2015, 31, 540. [李晓金, 盛珈怡, 陈海航, 许宜铭. 物理化学学报, 2015, 31, 540.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201501131

    5. [5]

      (a) Hou, Y.; Laursen, A. B.; Zhang, J.; Zhang, G.; Zhu, Y.; Wang, X.; Dahl, S.; Chorkendorff, I. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 3621. doi: 10.1002/anie.201210294

    6. [6]

      Li, J.; Zhang, L.; Li, Y.; Yu, Y. Nanoscale 2013, 6, 167.doi: 10.1039/C3NR05246J

    7. [7]

      Zhang, N.; Ciriminna, R.; Pagliaro, M.; Xu, Y. J. Chem. Soc.Rev. 2014, 43, 5276. doi: 10.1039/C4CS00056K

    8. [8]

      (a) Zhou, L.; Wang, W.; Liu, S.; Zhang, L.; Xu, H.; Zhu, W.J. Mol. Catal. A: Chem. 2006, 252, 120. doi: 10.1016/j.molcata.2006.01.052

    9. [9]

      Singh, M. K.; Ryu, S.; Jang, H. M. Phys. Rev. B, 2005, 72, 132101. doi: 10.1103/PhysRevB.72.132101

    10. [10]

      Yu, J.; Kudo, A. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 2163.doi: 10.1002/adfm.200500799

    11. [11]

      He, R. A.; Cao, S.W.; Zhou, P.; Yu, J. G. Chin. J. Catal. 2014, 35, 989. doi: 10.1016/S1872-2067(14)60075-9

    12. [12]

      (a) Huo, Y.; Hou, R.; Chen, X.; Yin, H.; Gao, Y.; Li, H. J. Mater.Chem. A 2015, 3, 14801. doi: 10.1039/C5TA03279B

    13. [13]

      Huo, Y.; Zhang, J.; Miao, M.; Jin, Y. Appl. Catal. B 2012, 111, 334. doi: 10.1016/j.apcatb.2011.10.016

    14. [14]

      Xia, J.; Yin, S.; Li, H.; Xu, H.; Xu, L.; Xu, Y. Dalton Trans. 2011, 40, 5249. doi: 10.1039/C0DT01511C

    15. [15]

      (a) Huang, H.; Wang, J.; Dong, F.; Guo, Y.; Tian, N.; Zhang, Y.; Zhang, T. Cryst. Growth Des. 2015, 15, 534. doi: 10.1021/cg501527k

    16. [16]

      Dong, F.; Ho, W. K.; Lee, S.; Wu, Z.; Fu, M.; Zou, S.; Huang, Y. J. Mater. Chem. 2011, 21, 12428. doi: 10.1039/C1JM11840D

    17. [17]

      Liang, N.; Zai, J.; Xu, M.; Zhu, Q.; Wei, X.; Qian, X. J. Mater.Chem. A 2014, 2, 4208. doi: 10.1039/C3TA13931J

    18. [18]

      Tang, J.; Zhao, H.; Li, G.; Lu, Z.; Xiao, S.; Chen, R. Ind. Eng.Chem. Res. 2013, 52, 12604. doi: 10.1021/ie401840x

    19. [19]

      Cao, X. F.; Zhang, L.; Chen, X. T.; Xue, Z. L. CrystEngComm 2011, 13, 1939. doi: 10.1039/C0CE00324G

    20. [20]

      Xiong, T.; Dong, F.; Wu, Z. B. RSC Adv. 2014, 4, 56307. doi: 10.1039/C4RA10786A

    21. [21]

      Xiong, T.; Huang, H.W.; Sun, Y. J.; Dong, F. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 6118. doi: 10.1039/C5TA00103J

    22. [22]

      Dong, F.; Xiong, T.; Sun, Y. J.; Huang, H.W.; Wu, Z. B.J. Mater. Chem. A 2015, 3, 18466. doi: 10.1039/C5TA05099E

    23. [23]

      Zhao, Z. Y.; Zhou, Y.; Wang, F.; Zhang, K. H.; Yu, S.; Cao, K.ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 7, 730. doi: 10.1021/am507089x

    24. [24]

      (a) Madhusudan, P.; Zhang, J.; Cheng, B.; Liu, G.CrystEngComm 2013, 15, 231. doi: 10.1039/C2CE26639C

    25. [25]

      Dong, F.; Lee, S. C.; Wu, Z. B.; Huang, Y.; Fu, M.; Ho, W.K.; Zou, S. C.; Wang, B. J. Hazard. Mater. 2011, 195, 346. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.08.050

    26. [26]

      Zhao, T.; Zai, J.; Xu, M.; Zou, Q.; Su, Y.; Wang, K.; Qian, X.CrystEngComm 2011, 13, 4010. doi: 10.1039/C1CE05113J

    27. [27]

      (a) Dong, F.; Sun, Y. J.; Fu, M.; Ho, W. K.; Lee, S. C.; Wu, Z. B.Langmuir 2011, 28, 766. doi: 10.1021/la202752q

    28. [28]

      Chen, L.; Huang, R.; Yin, S. F.; Luo, S. L.; Au, C. T. Chem.Eng. J. 2012, 193, 123. doi: 10.1016/j.cej.2012.04.023

    29. [29]

      Qin, F.; Li, G.; Wang, R.; Wu, J.; Sun, H.; Chen, R. Chem. Eur.J. 2012, 18, 16491. doi: 10.1002/chem.201201989

    30. [30]

      Dong, F.; Zheng, A. M.; Sun, Y. J.; Fu, M.; Jiang, B. Q.; Ho, W.K.; Lee, S. C.; Wu, Z. B. CrystEngComm 2012, 14, 3534. doi: 10.1039/C2CE06677G

    31. [31]

      Zheng, Y.; Duan, F.; Chen, M. Q.; Xie, Y. J. Mol. Catal. A:Chem. 2010, 317, 34. doi: 10.1016/j.molcata.2009.10.018

    32. [32]

      Ma, D.; Huang, S.; Chen, W.; Hu, S.; Shi, F.; Fan, K. J. Phys.Chem. C 2009, 113, 4369. doi: 10.1021/jp810726d

    33. [33]

      Li, X.; Tang, C. J.; Ai, M.; Dong, L.; Xu, Z. Chem. Mater. 2010, 22, 4879. doi: 10.1021/cm101419w

    34. [34]

      Peng, S.; Li, L.; Tan, H.; Wu, Y.; Cai, R.; Yu, H.; Huang, X.; Zhu, P.; Ramakrishna, S.; Srinivasan, M. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 7630. doi: 10.1039/C3TA10951H

    35. [35]

      Xiong, M.; Chen, L.; Yuan, Q.; He, J.; Luo, S. L.; Au, C. T.; Yin, S. F. Dalton Trans. 2014, 43, 8331. doi: 10.1039/C4DT00486H

    36. [36]

      Chen, J.; Guan, M.; Cai, W.; Guo, J.; Xiao, C.; Zhang, G. Phys.Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 20909. doi: 10.1039/C4CP02972K

    37. [37]

      Zhang, D.; Li, J.; Wang, Q.; Wu, Q. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 8622. doi: 10.1039/C3TA11390F

    38. [38]

      (a) Zhang, H.; Ji, Y.; Ma, X.; Xu, J.; Yang, D. Nanotechnology, 2003, 14, 974. doi: 0957-4484/14/9/307

    39. [39]

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

    40. [40]

      Huang, H.; Li, X.; Wang, J.; Dong, F.; Chu, P. K.; Zhang, T.; Zhang, Y. ACS Catalysis 2015, 5, 4094. doi: 10.1021/acscatal.5b00444

    41. [41]

      Teng, Y.; Song, L. X.; Ponchel, A.; Yang, Z. K.; Xia, J. Adv. Mater. 2014, 26, 6238. doi: 10.1002/adma.201402047

    42. [42]

      Teng, Y.; Song, L. X.; Liu, W.; Xu, Z. Y.; Wang, Q. S.; Ruan, M.M. J. Mater. Chem. C 2016, 4, 3113. doi: 10.1039/C6TC00748A

    43. [43]

      Jiang, J.; Zhao, K.; Xiao, X.; Zhang, L. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4473. doi: 10.1021/ja210484t

    44. [44]

      Lee, W.; Kim, E.; Choi, J.; Lee, K. B. Cryst. Growth Des. 2015, 15, 884. doi: 10.1021/cg5016737

    45. [45]

      (a)Wang, B.; Chen, J. S.; Wang, Z.; Madhavi, S.; Lou, X.W. D.Adv. Energy Mater. 2012, 2, 1188. doi: 10.1002/aenm.201200008

    46. [46]

      Zhan, J. Lin, H. P.; Mou, C. Y. Adv. Mater. 2003, 15, 621.doi: 10.1002/adma.200304600

    47. [47]

      (a) Ye, Y.; Chen, J.; Ding, Q.; Lin, D.; Dong, R.; Yang, L.; Liu, J. Nanoscale 2013, 5, 5887. doi: 10.1039/C3NR01273E

    48. [48]

      Xuan, S.; Hao, L.; Jiang, W.; Gong, X.; Hu, Y.; Chen, Z.Nanotechnology 2007, 18, 035602. doi: 0957-4484/18/3/035602

    49. [49]

      Wang, W.; Lu, C.; Ni, Y.; Su, M.; Xu, Z. Appl. Catal. B 2012, 127, 28. doi: 10.1016/j.apcatb.2012.08.002

    50. [50]

      Mullin, J.W. Crystallization, 3rd ed.; Butterworth-Heinemaan:Oxford, 1997.

    51. [51]

      Voorhees, P.W. J. Stat. Phys. 1985, 38, 231. doi: 10.1007/BF01017860

    52. [52]

      (a) Gokulakrishnan, N.; Peru, G.; Rio, S.; Blach, J.; Léger, ;B.; Grosso, D.; Monflier, E.; Ponchel, A. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 6641. doi: 10.1039/C4TA00038B

    53. [53]

      Bleta, R.; Menuel, S.; Léger, B.; Da Costa, A.; Monflier, E.; Ponchel, A. RSC Adv. 2014, 4, 8200. doi: 10.1039/C3RA47765G

    54. [54]

      Brunauer, S.; Emmett, P. H.; Teller, E. J. Am. Chem. Soc. 1938, 60, 309. doi: 10.1021/ja01269a023

    55. [55]

      Dong, F.; Liu, H.; Ho, W. K.; Fu, M.; Wu, Z. Chem. Eng. J. 2013, 214, 198. doi: 10.1016/j.cej.2012.10.039

    56. [56]

      (a) Yang, Z. K.; Song, L. X.; Teng, Y.; Xia, J. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 20004. doi: 10.1039/C4TA04232H

    57. [57]

      (a) Ye, L.; Zan, L.; Tian, L.; Peng, T.; Zhang, J. Chem. Commun. 2011, 47, 6951. doi: 10.1039/C1CC11015B

    58. [58]

      He, R. A.; Cao, S.W.; Yu, J. G. Acta Phys. -Chim.Sin. 2016, 32, 2841. [赫荣安, 曹少文, 余家国. 物理化学学报, 2016, 32, 2841.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201611021

    59. [59]

      (a) Zhang, X.; Wang, X. B.; Wang, L.W.; Wang, W. K.; Long, L. L.; Li, W.W.; Yu, H. Q. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 7766. doi: 10.1021/am5010392

    60. [60]

      Li, H.; Shang, J.; Ai, Z.; Zhang, L. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 6393. doi: 10.1021/jacs.5b03105

    61. [61]

      Yu, Y.; Cao, C.; Liu, H.; Li, P.; Wei, F.; Jiang, Y.; Song, W.J. Mater. Chem. A 2014, 2, 1677. doi: 10.1039/C3TA14494A

    62. [62]

      Li, F. T.; Wang, Q.; Ran, J.; Hao, Y. J.; Wang, X. J.; Zhao, D.; Qiao, S. Z. Nanoscale 2015, 7, 1116. doi: 10.1039/C4NR05451B

    63. [63]

      (a) Hu, J.; Xu, G.; Wang, J.; Lv, J.; Zhang, X.; Zheng, Z.; Xie, T.; Wu, Y. New J. Chem. 2014, 38, 4913. doi: 10.1039/C4NJ00794H

    64. [64]

      Xiong, J.; Cheng, G.; Li, G.; Qin, F.; Chen, R. RSC Adv. 2011, 1, 1542. doi: 10.1039/C1RA00335F

    65. [65]

      (a) Lagunas-Allué, L.; Martínez-Soria, M. T.; Sanz-Asensio, J.; Salvador, A.; Ferronato, C.; Chovelon, J. M. Appl. Catal. B 2010, 98, 122. doi: 10.1016/j.apcatb.2010.05.020

    66. [66]

      Zhuang, J.; Tian, Q.; Zhou, H.; Liu, Q.; Liu, P.; Zhong, H. J.Mater. Chem. 2012, 22, 7036. doi: 10.1039/C2JM16924J

    67. [67]

      (a) Kortüm, G.; Braun, W.; Herzog, G. Angew. Chem. Int. Ed. 1963, 2, 333. doi: 10.1002/anie.196303331

    68. [68]

      Sakthivel, S.; Kisch, H. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4908. doi: 10.1002/anie.200351577

    69. [69]

      (a) Li, G.; Long, G.; Chen, W.; Hu, F.; Chen, Y.; Zhang, Q.Asian J. Org. Chem. 2013, 2, 852. doi: 10.1002/ajoc.201300095

    70. [70]

      Cui, W.; Yuen, J.; Wudl, F. Macromolecules 2011, 44, 7869.doi: 10.1021/ma2017293

    71. [71]

      Leclerc, N.; Michaud, A.; Sirois, K.; Morin, J. F.; Leclerc, M. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 1694. doi: 10.1002/adfm.200600171

    72. [72]

      (a) Fu, H.; Pan, C.; Yao, W.; Zhu, Y. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 22432. doi: 10.1021/jp052995j

    73. [73]

      Zhao, Y.; Tan, X.; Yu, T.; Wang, S. Mater. Lett. 2016, 164, 243. doi: 10.1016/j.matlet.2015.10.155

    74. [74]

      (a) Guo, Y. X.; Huang, H.W.; He, Y.; Tian, N.; Zhang, T. R.; Chu, P. K.; An, Q.; Zhang, Y. H. Nanoscale 2015, 7, 11702.doi: 10.1039/C5NR02246K

    75. [75]

      Zhao, Y.; Yu, T.; Tan, X.; Xie, C.; Wang, S. Dalton Trans. 2015, 44, 20475. doi: 10.1039/C5DT03315B

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  3
  • 文章访问数:  327
  • HTML全文浏览量:  22
文章相关
  • 发布日期:  2017-02-10
  • 收稿日期:  2016-11-11
  • 修回日期:  2017-02-10
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