Citation: Zehao Li, Qian Yang, Chengcheng Chen, Zhengguo Zhang, Xiaoming Fang. Enhanced photocatalytic performance of polymeric C3N4 doped with theobromine composed of an imidazole ring and a pyrimidine ring[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2019, 40(6): 875-885. doi: S1872-2067(19)63337-1
含咪唑环与嘧啶环的可可碱掺杂的氮化碳聚合物及其增强的光催化性能
UV-vis测试结果表明,改性后的PCN不仅本征吸收发生红移,而且在波长450到550nm之间有一个明显的吸收峰,这是由于引入咪唑环和嘧啶环后本征n→π*电子跃迁所致.并且改性后的PCN的禁带宽度相比于未改性有所降低,说明其可利用的可见光范围增加.PL和EPR结果表明,改性后的PCN不仅光生载流子的复合得到了极大地抑制,而且能够产生更多的孤对电子.通过XPS价带谱,莫特–肖特基曲线以及DFT理论计算推断出改性前后PCN的带边位置,发现改性后PCN的价带位置更正,说明其产生的空穴氧化能力更强.光催化分解水产氧和降解RhB发现,最优改性样品CN40的产氧和降解RhB活性分别是未改性氮化碳的4.43倍和5.1倍.这说明通过咪唑环和嘧啶环共掺杂改性后的氮化碳的光催化活性确实得到了大幅度提升.最后通过添加各种牺牲剂和ESR/DMPO表明·O2-和空穴是降解RhB的主要因素.
综上所述,通过咪唑环和嘧啶环共掺杂改性氮化碳聚合物,不仅提高了其光吸收能力,抑制了光生载流子的复合,产生更多的孤对电子,而且使得价带位置正移,提高了价带空穴的氧化能力,光催化活性显著提高.
English
Enhanced photocatalytic performance of polymeric C3N4 doped with theobromine composed of an imidazole ring and a pyrimidine ring
-
-
[1] S. W. Cao, J. X. Low, J. G. Yu, M. Jaroniec, Adv. Mater., 2015, 27, 2150-2176.
-
[2] Y. Wang, X. C. Wang, M. Antonietti, Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 68-89.
-
[3] W. K. Ho, Z. Z. Zhang, W. Lin, S. P. Huang, X. W. Zhang, X. X. Wang, Y. Huang, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 5497-5505.
-
[4] J. Wen, J. Xie, H. Zhang, A. Zhang, Y. Liu, X. Chen, X. Li, ACS Appl Mater Interfaces, 2017, 9, 14031-14042.
-
[5] Z. Z. Kong, X. Z. Chen, W. J. Ong, X. J. Zhao, N. Li, Appl. Surf. Sci., 2019, 463, 1148-1153.
-
[6] K. He, J. Xie, X. Luo, J. Wen, S. Ma, X. Li, Y. Fang, X. Zhang, Chin. J. Catal., 2017, 38, 240-252.
-
[7] S. Sahar, A. Zeb, Y. Liu, N. Ullah, A. Xu, Chin. J. Catal., 2017, 38, 2110-2119.
-
[8] Q. Liu, T. X. Chen, Y. R. Guo, Z. G. Zhang, X. M. Fang, Appl. Catal. B, 2017, 205, 173-181.
-
[9] Q. Liu, Y. R. Guo, Z. H. Chen, Z. G. Zhang, X. M. Fang, Appl. Catal. B, 2016, 183, 231-241.
-
[10] Z. H. Li, W. L. Wang, Q. Liu, Z. G. Zhang, X. M. Fang, Mater. Res. Bull., 2018, 106, 152-161.
-
[11] Q. Liu, X. L. Wang, Q. Yang, Z. G. Zhang, X. M. Fang, Appl. Surf. Sci., 2018, 450, 46-56.
-
[12] W. Ding, S. Liu, Z. He, Chin. J. Catal., 2017, 38, 1711-1718.
-
[13] L. S. Zhang, N. Ding, M. Hashimoto, K. Iwasaki, N. Chikamori, K. Nakata, Y. Z. Xu, J. J. Shi, H. J. Wu, Y. H. Luo, D. M. Li, A. Fujishima, Q. B. Meng, Nano Res., 2018, 11, 2295-2309.
-
[14] T. Xiong, W. L. Cen, Y. X. Zhang, F. Dong, ACS Catalysis., 2016, 6, 2462‒2472.
-
[15] Z. A. Lan, G. G. Zhang, X. C. Wang, Appl. Catal. B, 2016, 192, 116-125.
-
[16] F. Chen, H. Yang, W. Luo, P. Wang, H. Yu, Chin. J. Catal., 2017, 38, 1990-1998.
-
[17] S. C. Yan, Z. S. Li, Z. G. Zou, Langmuir, 2010, 26, 3894-3901.
-
[18] C. Yang, B. Wang, L. Z. Zhang, L. Yin, X. C. Wang, Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 6627-6631.
-
[19] X. Q. Fan, L. X. Zhang, R. L. Cheng, M. Wang, M. L. Li, Y. J. Zhou, J. L. Shi, ACS Catal., 2015, 5, 5008-5015.
-
[20] K. Li, W. D. Zhang, Small, 2018, 14, e1703599.
-
[21] K. Li, M. Sun, W. D. Zhang, Carbon, 2018, 134, 134-144.
-
[22] Z. H. Chen, P. Sun, B. Fan, Q. Liu, Z. G. Zhang, X. M. Fang, Appl. Catal. B, 2015, 170, 10-16.
-
[23] Z. Li, S. Zhou, Q. Yang, Z. Zhang, X. Fang, J. Phy. Chem. C, 2019, 123, 2228-2237.
-
[24] J. S. Zhang, G. G. Zhang, X. F. Chen, S. Lin, L. Möhlmann, G. Dołęga, G. Lipner, M. Antonietti, S. Blechert, X. C. Wang, Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 3183-3187.
-
[25] J. J. Tian, L. X. Zhang, X. Q. Fan, Y. J. Zhou, M. Wang, R. L. Cheng, M. L. Li, X. T. Kan, X. X. Jin, Z. H. Liu, Y. F. Gao, J. L. Shi, J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 13814-13821.
-
[26] M. W. Zhang, X. C. Wang, Energy Environ. Sci., 2014, 7, 1902-1906.
-
[27] J. S. Zhang, X. F. Chen, K. Takanabe, K. Maeda, K. Domen, J. D. Epping, X. Z. Fu, M. Antonietti, X. C. Wang, Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 441-444.
-
[28] M. K. Bhunia, S. Melissen, M. R. Parida, P. Sarawade, J. M. Basset, D. H. Anjum, O. F. Mohammed, P. Sautet, T. L. Bahers, K. Takanabe, Chem. Mater., 2015, 27, 8237-8247.
-
[29] Y. Chen, J. S. Zhang, M. W. Zhang, X. C. Wang, Chem. Sci., 2013, 4, 3244‒3248.
-
[30] A. D. Becke, J. Chem. Phys., 1993, 98, 5648-5652.
-
[31] Q. Liu, X. L. Wang, Q. Yang, Z. G. Zhang, X. M. Fang, Appl. Catal. B, 2018, 225, 22-29.
-
[32] S. C. Yan, Z. S. Li, Z. G. Zou, Langmuir, 2009, 25, 10397-10401.
-
[33] Y. R. Guo, Q. Liu, Z. H. Li, Z. G. Zhang, X. M. Fang, Appl. Catal. B, 2018, 221, 362-370.
-
[34] Y. R. Guo, T. X. Chen, Q. Liu, Z. G. Zhang, X. M. Fang, J. Phys. Chem. C, 2016, 120, 25328-25337.
-
[35] X. L. Wang, Q. Liu, Q. Yang, Z. G. Zhang, X. M. Fang, Carbon, 2018, 136, 103-112.
-
[36] G. G. Zhang, J. S. Zhang, M. W. Zhang, X. C. Wang, J. Mater. Chem., 2012, 22, 8083-8091.
-
[37] Y. Sakata, K. Yoshimoto, K. Kawaguchi, H. Imamura, S. Higashimoto, Catal. Today, 2011, 161, 41-45.
-
[38] Y. Wang, M. K. Bayazit, S. J. A. Moniz, Q. Ruan, C. C. Lau, N. Martsinovich, J. Tang, Energy Environ. Sci., 2017, 10, 1643-1651.
-
[39] Y. Chen, B. Wang, S. Lin, Y. F. Zhang, X. C. Wang, J. Phys. Chem. C, 2014, 118, 29981-29989.
-
[40] F. X. Wang, W. Septina, A. Chemseddine, F. F. Abdi, D. Friedrich, P. Bogdanoff, R. van de Krol, S. D. Tilley, S. P. Berglund, J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 15094-15103.
-
[41] F. X. Wang, A. Chemseddine, F. F. Abdi, R. van de Krol, S. P. Berglund, J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 12838-12847.
-
[42] N. Tian, Y. H. Zhang, X. W. Li, K. Xiao, X. Du, F. Dong, G. I. N. Waterhouse, T. R. Zhang, H. W. Huang, Nano Energy, 2017, 38, 72-81.
-
[43] X. C. Wang, K. Maeda, A. Thomas, K. Takanabe, G. Xin, J. M. Carlsson, K. Domen, M. Antonietti, Nat. Mater., 2009, 8, 76-80.
-
[44] Q. Liu, T. X. Chen, Y. R. Guo, Z. G. Zhang, X. M. Fang, Appl. Catal. B, 2016, 193, 248-258.
-
[45] L. H. Lin, H. H. Ou, Y. F. Zhang, X. C. Wang, ACS Catal., 2016, 6, 3921-3931.
-
[46] G. G. Liu, G. X. Zhao, W. Zhou, Y. Y. Liu, H. Pang, H. B. Zhang, D. Hao, X. G. Meng, P. Li, T. Kako, J. H. Ye, Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 6822-6829.
-
[47] G. G. Zhang, X. C. Wang, J. Catal., 2013, 307, 246‒253.
-
[48] Z. A. Lan, Y. X. Fang, Y. F. Zhang, X. C. Wang, Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 470-474.
-
[49] C. Han, Y. D. Wang, Y. P. Lei, B. Wang, N. Wu, Q. Shi, Q. Li, Nano Res., 2015, 8, 1199-1209.
-
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 18
- 文章访问数: 2314
- HTML全文浏览量: 228

下载: