Citation: Li Guo, Kailai Zhang, Xuanxuan Han, Qiang Zhao, Yuanyuan Zhang, Mian Qi, Danjun Wang, Feng Fu. 2D/2D type-II Cu2ZnSnS4/Bi2WO6 heterojunctions to promote visible-light-driven photo-Fenton catalytic activity[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2020, 41(3): 503-513. doi: S1872-2067(19)63524-2
				
			
			具有可见光增强芬顿活性的II型2D/2D Cu2ZnSnS4/Bi2WO6异质结
由于其独特的层状结构和优越的有机物光催化性能,Bi2WO6作为结构最为简单的钙钛矿型层状氧化物,其禁带宽度为2.6-2.8eV,可响应可见光,已成研究最多的光催化材料之一.研究表明,将Bi2WO6与合适的助催化剂耦合以构建异质结是提高光生载流子分离效率、拓宽Bi2WO6可见光响应范围的一种有效策略.在众多的窄带隙半导体助催化材料中,Cu2ZnSnS4作为一种p-型窄带隙半导体,可以响应可见光甚至近红外光.近年来,已经广泛报道了Cu2ZnSnS4可以作为与其他半导体光催化剂进行结合以提高光催化活性的有效助催化剂.
在本文中,新型Cu2ZnSnS4/Bi2WO6(CZTS/BWO)异质结构通过简单的二次溶剂热法构建.异质结的成功形成得到了一系列表征方法的证实,比如XPS和HR-TEM.光催化活性结果表明,制备的CZTS/BWO异质结对有机污染物的降解具有优异的光催化性能,特别是当CZTS相对于异质结中BWO的质量分数为2%时.此外,加入过氧化氢(H2O2)可进一步提高染料和抗生素的降解效率.增强的光催化和光芬顿降解性能主要是由于BWO的引入,其提供了更多的活性位点,扩展了太阳光谱响应范围并加速了Cu(II)/Cu(I)的循环.催化剂的催化活性在经过四次循环实验后并没有显著降低.最终我们合理假设了光催化和光-芬顿催化机理.本项研究可为设计新型光-芬顿催化剂提供新的视角,即共同利用光催化活性和芬顿活性进行废水中残留有机物的净化.
English
2D/2D type-II Cu2ZnSnS4/Bi2WO6 heterojunctions to promote visible-light-driven photo-Fenton catalytic activity
- 
								Key words:
								
 - Cu2ZnSnS4
 - / Bi2WO6
 - / 2D/2D type-II heterojunction
 - / Photo-Fenton
 - / Photocatalysis
 
- 
							
- 
			
[1] Z. Zhang, J. Huang, M. Zhang, Q. Yuan, B. Dong, Appl. Catal. B-Environ., 2015, 163, 298-305.
 - 
			
[2] X. Chen, L. Liu, Y. Feng, L. Wang, Z. Bian, H. Li, Z. L. Wang, Mater. Today, 2017, 20, 501-506.
 - 
			
[3] Z. Cetecioglu, B. Ince, M. Gros, S. Rodriguez-Mozaz, D. Barcelo, D. Orhon, O. Ince, Water Res., 2013, 47, 2959-2969.
 - 
			
[4] J. H. Ramirez, F. J. Maldonado-Hódar, A. F. Pérez-Cadenas, C. Moreno-Castilla, C. A. Costa, L. M. Madeira, Appl. Catal. B-Environ., 2007, 75, 312-323
 - 
			
[5] S. Azimi, A. Nezamzadeh-Ejhieh, J. Mol. Catal. A:Chem., 2015, 408, 152-160.
 - 
			
[6] J. Z. Li, M. J. Zhou, Z. F. Ye, H. Q. Wang, C. C. Ma, P. W. Huo, Y. S. Yan, RSC Adv., 2015, 5, 91177-91189.
 - 
			
[7] K. Wang, Y. Li, G. Zhang, J. Li, X. Wu, Appl. Catal. B-Environ., 2019, 240, 39-49.
 - 
			
[8] H. J. H. Fenton, J. Chem. Soc., 1894, 65, 899-910.
 - 
			
[9] H. R. Eisenhauer, J. Water Pollut. Control Federation, 1964, 36, 1116-1128.
 - 
			
[10] Navalon, M. Miguel, R. Martin, M. Alvaro, H. Garcia, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 2218-2226.
 - 
			
[11] X. N. Li, X. Huang, S. B. Xi, S. Miao, J. Ding, W. Z. Cai, S. Liu, X. L. Yang, H. B. Yang, J. J Guo, J. H. Wang, Y. Q. Huang, T. Zhang, B. Liu, J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 12469-12475.
 - 
			
[12] E. Brillas, I. Sirés, M. A. Oturan, Chem. Rev., 2009, 109, 6570-6631.
 - 
			
[13] S. Guo, N. Yuan, G. K. Zhang, J. C. Yu, Microporous Mesoporous Mater., 2017, 238, 62-68.
 - 
			
[14] S. Guo, Z. X. Yang, Z. P. Wen, H. Fida, G. K. Zhang, J. Y. Chen, J. Colloid Interface Sci., 2018, 532, 441-448.
 - 
			
[15] S. W. Zhang, H. H. Gao, Y. S. Huang, X. X. Wang, T. Hayat, J. X. Li, X. J. Xu, X. K. Wang, Environ. Sci.:Nano, 2018, 5, 1179-1190.
 - 
			
[16] A. Fujishima, K. Honda, Nature, 1972, 238, 37-38.
 - 
			
[17] A. Kudo, S. Hijii, Chem. Lett., 1999, 10, 1103-1104.
 - 
			
[18] Z. Ding, G. Q. Lu, P. F. Greenfield, J. Phys. Chem. B, 2000, 104, 4815-4820.
 - 
			
[19] J. Tian, Y. H. Sang, G. W. Yu, H. D. Jiang, X. N. Mu, H. Liu, Adv. Mater., 2013, 25, 5075-5080.
 - 
			
[20] M. L. Pelaez, N. T. Nolan, S. C. Pillai, M. K. Seery, P. Falaras, A. G. Kontos, P. S. M. Dunlop, J. W. J. Hamilton, J. A. Byrne, K. O'Shea, M. H. Entezari, D. D. Dionysiou, Appl. Catal. B-Environ., 2012, 125, 331-349.
 - 
			
[21] Y. B. Zhang, C. Xu, F. C. Wan, D. Zhou, L. Yang, H. S. Gu, J. Xiong, J. Alloy. Compd., 2019, 788, 1154-1161.
 - 
			
[22] X. Chu, G. Shan, C. Chang, Y. Fu, L. Yue, L. Zhu, Front. Environ. Sci. Eng., 2014, 10, 211-218.
 - 
			
[23] L. Yue, S. Wang, G. Shan, W. Wu, L. Qiang, L. Zhu, Appl. Catal. B-Environ., 2015, 176-177, 11-19.
 - 
			
[24] B. Li, C. Lai, G. Zeng, L. Qin, H. Yi, D. Huang, C. Zhou, X. Liu, M. Cheng, P. Xu, C. Zhang, F. Huang, S. Liu, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 18824-18836.
 - 
			
[25] Zhang, C. Yang, K. L. Lv, Y. C. Lu, Q. Li, X. F. Wu, Y. H. Li, X. F. Li, J. J. Fan, M. Li, Chin. J. Catal., 2019, 40, 755-764.
 - 
			
[26] T. Huang, Y. H. Li, X. F. Wu, K. L. Lv, Q. Li, M. Li, D. Y. Du, H. P. Ye, Chin. J. Catal., 2018, 39, 718-727.
 - 
			
[27] X. C. Meng, Z. Z Li, H. M. Zeng, J. Chen, Z. S. Zhang, Appl. Catal. B-Environ., 2017, 210, 160-172.
 - 
			
[28] J. G. Wang, H. Liang, C. Zhang, B. Jin, Y. Men, Appl. Catal. B-Environ., 2019, 256, 117874.
 - 
			
[29] H. Anwer, J. W. Park, Appl. Catal. B-Environ., 2019, 243, 438-447.
 - 
			
[30] L. Zhang, W. Z. Wang, M. Shang, S. M. Sun, J. H. Xu, J. Hazard. Mater., 2009, 172, 1193-1197.
 - 
			
[31] Q. Xiao, J. Zhang, C. Xiao, X. K. Tan, Catal. Commun., 2008, 9, 1247-1253.
 - 
			
[32] G. Q. Shan, Y. Fu, X. L. Chu, C. Chang, L. Y. Zhu, J. Colloid Interface Sci., 2015, 444, 123-131.
 - 
			
[33] T. Gan, Y. Li, X. Z. Wang, X. T. Wang, C. W. Wang, Appl. Surf. Sci., 2017, 408, 60-67.
 - 
			
[34] X. T. Wang, Y. Li, X.Q. Zhang, J. F. Li, Y. N. Luo, C. W. Wang, Appl. Surf. Sci., 2019, 479, 86-95.
 - 
			
[35] Y. G. Zhou, Y. F. Zhang, M. S. Lin, J. L. Long, Z. Z. Zhang, H. X. Lin, Jeffrey C. S. Wu, X. X. Wang, Nat. Commun., 2015, 6, 8340.
 - 
			
[36] D. J. Wang, L. Guo, Y. Z. Zhen, L. L. Yue, G. L. Xue, F. Fu, J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 11716-11727.
 - 
			
[37] C. Wang, H. Zhang, F. Li, L. Zhu, Environ. Sci. Technol., 2010, 44, 6843-6848.
 - 
			
[38] Y. Huang, Z. Ai, W. Ho, M. Chen, S. Lee, J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 6342-6349.
 - 
			
[39] M. K. Kuusika, K. Timmoa, M. Danilsona, M. Altosaar, M. Grossberga, K. Ernits, Appl. Surf. Sci., 2015, 357, 795-798.
 - 
			
[40] X. Zhang, P. Zhang, L. J. Wang, H. Q. Gao, J. T. Zhao, C. H. Liang, J. H. Hu, G. S. Shao, Appl. Catal. B-Environ., 2016, 192, 17-25.
 - 
			
[41] Z. Cai, Y. Zhou, S. Ma, S. Li, H. Yang, S. Zhao, X. Zhong, W. Wu, J. Photochem. Photobiol. A, 2017, 348, 168-178.
 - 
			
[42] F. Fu, H. D. Shen, X. Sun, W. W. Xue, A. Shoneyec, J. N. Ma, L. Luo, D. J. Wang, J. G. Wang, J. W. Tang, Appl. Catal. B-Environ., 2019, 247, 150-162.
 - 
			
[43] X. Y. Kong, W. Q. Lee, A. R. Mohamed, S. P. Chai, Chem. Eng. J., 2019, 372, 1183-1193.
 
 - 
			
 - 
							
							
							
							
							
						 
						扫一扫看文章
					计量
- PDF下载量: 2
 - 文章访问数: 1221
 - HTML全文浏览量: 44
 

下载: