金/氧化亚铜异质球的制备及其可见光催化性能

商旸 陈阳 施湛斌 张东凤 郭林

引用本文: 商旸, 陈阳, 施湛斌, 张东凤, 郭林. 金/氧化亚铜异质球的制备及其可见光催化性能[J]. 物理化学学报, 2013, 29(08): 1819-1826. doi: 10.3866/PKU.WHXB201305281 shu
Citation:  SHANG Yang, CHEN Yang, SHI Zhan-Bin, ZHANG Dong-Feng, GUO Lin. Synthesis and Visible Light Photocatalytic Activities of Au/Cu2O Heterogeneous Nanospheres[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(08): 1819-1826. doi: 10.3866/PKU.WHXB201305281 shu

金/氧化亚铜异质球的制备及其可见光催化性能

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973) (2010CB934700) (973) (2010CB934700)

    国家自然科学基金(21173015) (21173015)

    中央高校基本科研基金(YWF-11-03-Q-085) (YWF-11-03-Q-085)

    北京航空航天大学博士研究生创新基金资助 

摘要:

使用L-半胱氨酸作为连接剂, 利用硼氢化钠原位还原预先吸附在介孔氧化亚铜表面的氯金酸根离子,得到了Au/Cu2O异质结构. 应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)光谱和N2物理吸附等手段对催化剂进行表征, 并以λ>400 nm的可见光作为光源, 评价了该催化剂光催化降解亚甲基蓝(MB)的活性. 实验结果表明, 直径为4 nm的金颗粒完好地负载在介孔氧化亚铜的表面, 并且介孔氧化亚铜的细微结构与孔径均未发生变化. 研究表明, 以乙醇作为反应溶剂有效抑制了AuCl4-与Cu2O之间的氧化还原反应, 从而有利于氧化亚铜介孔结构的保持及金颗粒的原位还原. 光催化降解亚甲基蓝的结果表明, Au/Cu2O异质结构的光催化活性比纯氧化亚铜光催化活性有明显提高. 推测其光催化性能提高的主要原因如下: 一方面, 金颗粒良好的导电性有利于氧化亚铜表面电子的快速转移, 实现电子-空穴分离; 另一方面, 金颗粒可能存在的表面等离子共振现象加速了光生电子的产生.

English

    1. [1]

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

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

    2. [2]

      (2) Zou, Z. G.; Ye, J. H.; Sayama, K.; Arakawa, H. Nature 2001,414, 625. doi: 10.1038/414625a(2) Zou, Z. G.; Ye, J. H.; Sayama, K.; Arakawa, H. Nature 2001,414, 625. doi: 10.1038/414625a

    3. [3]

      (3) Wang, Z. H.; Zhao, S. P., Zhu, S. Y.; Sun Y. L.; Fang, M.CrystEngComm 2011, 13, 2262. doi: 10.1039/c0ce00681e(3) Wang, Z. H.; Zhao, S. P., Zhu, S. Y.; Sun Y. L.; Fang, M.CrystEngComm 2011, 13, 2262. doi: 10.1039/c0ce00681e

    4. [4]

      (4) Fan, H. B.; Zhang, D. F.; Guo, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012,28, 2214. [范海滨, 张东凤, 郭林. 物理化学学报, 2012,28, 2214.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201206122(4) Fan, H. B.; Zhang, D. F.; Guo, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012,28, 2214. [范海滨, 张东凤, 郭林. 物理化学学报, 2012,28, 2214.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201206122

    5. [5]

      (5) Pan, Y. L.; Deng, S. Z.; Polavarapu, L.; Gao, N. Y.; Yuan, P. Y.;Sow, C. H.; Xu, Q. H. Langmuir 2012, 28, 12304. doi: 10.1021/la301813v(5) Pan, Y. L.; Deng, S. Z.; Polavarapu, L.; Gao, N. Y.; Yuan, P. Y.;Sow, C. H.; Xu, Q. H. Langmuir 2012, 28, 12304. doi: 10.1021/la301813v

    6. [6]

      (6) Kochuveedu, S. T.; Oh, J. H.; Do, Y. R.; Kim, D. H. Chem. Eur. J. 2012, 18, 7467.(6) Kochuveedu, S. T.; Oh, J. H.; Do, Y. R.; Kim, D. H. Chem. Eur. J. 2012, 18, 7467.

    7. [7]

      (7) Shang, Y.; Sun, D.; Shao, Y. M.; Zhang, D. F.; Guo, L.; Yang, S.H. Chem. Eur. J. 2012, 18, 14261. doi: 10.1002/chem.v18.45(7) Shang, Y.; Sun, D.; Shao, Y. M.; Zhang, D. F.; Guo, L.; Yang, S.H. Chem. Eur. J. 2012, 18, 14261. doi: 10.1002/chem.v18.45

    8. [8]

      (8) Subramanian, V.;Wolf, E. E.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc.2004, 126, 4943. doi: 10.1021/ja0315199(8) Subramanian, V.;Wolf, E. E.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc.2004, 126, 4943. doi: 10.1021/ja0315199

    9. [9]

      (9) Tong, G. X.; Guan J. G.; Xiao, Z. D.; Huang, X.; Guan, Y.J. Nanopart. Res. 2010, 12, 3025. doi: 10.1007/s11051-010-9897-2(9) Tong, G. X.; Guan J. G.; Xiao, Z. D.; Huang, X.; Guan, Y.J. Nanopart. Res. 2010, 12, 3025. doi: 10.1007/s11051-010-9897-2

    10. [10]

      (10) Tong, G. X.; Guan J. G.; Zhang, Q. J. Mater. Chem. Phys. 2011,127, 371. doi: 10.1016/j.matchemphys.2011.02.021(10) Tong, G. X.; Guan J. G.; Zhang, Q. J. Mater. Chem. Phys. 2011,127, 371. doi: 10.1016/j.matchemphys.2011.02.021

    11. [11]

      (11) Wei, S. Q.; Ma, Y. Y.; Chen, Y. Y.; Liu, L.; Liu, Y.; Shao, Z. C.J. Hazard. Mater. 2011, 194, 243. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.07.096(11) Wei, S. Q.; Ma, Y. Y.; Chen, Y. Y.; Liu, L.; Liu, Y.; Shao, Z. C.J. Hazard. Mater. 2011, 194, 243. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.07.096

    12. [12]

      (12) Hara, M.; Kondo, T.; Komoda, M.; Ikeda, S.; Shinohara, K.;Tanaka, A.; Kondo J. N.; Domen, K. Chem. Commun. 1998, 357.(12) Hara, M.; Kondo, T.; Komoda, M.; Ikeda, S.; Shinohara, K.;Tanaka, A.; Kondo J. N.; Domen, K. Chem. Commun. 1998, 357.

    13. [13]

      (13) Zhou,W.W.; Yan, B.; Cheng, C.W.; Cong, C. X.; Hu, H. L.;Fan, H. J.; Yu, T. CrystEngComm 2009, 11, 2291. doi: 10.1039/b912034n(13) Zhou,W.W.; Yan, B.; Cheng, C.W.; Cong, C. X.; Hu, H. L.;Fan, H. J.; Yu, T. CrystEngComm 2009, 11, 2291. doi: 10.1039/b912034n

    14. [14]

      (14) Cao, Y. B.; Fan, J. M.; Bai, L. Y.; Yuan, F. L.; Chen, Y. F. Cryst. Growth Des. 2010, 10, 232. doi: 10.1021/cg9008637(14) Cao, Y. B.; Fan, J. M.; Bai, L. Y.; Yuan, F. L.; Chen, Y. F. Cryst. Growth Des. 2010, 10, 232. doi: 10.1021/cg9008637

    15. [15]

      (15) Li, H.; Ni, Y. H.; Cai, Y. F.; Zhang, L.; Zhou, J. Z.; Hong, J. M.;Wei, X.W. J. Mater. Chem. 2009, 19, 594. doi: 10.1039/b818574c(15) Li, H.; Ni, Y. H.; Cai, Y. F.; Zhang, L.; Zhou, J. Z.; Hong, J. M.;Wei, X.W. J. Mater. Chem. 2009, 19, 594. doi: 10.1039/b818574c

    16. [16]

      (16) Xu, H. L.;Wang,W. Z.; Zhu,W. J. Phys. Chem. B 2006, 110,13829. doi: 10.1021/jp061934y(16) Xu, H. L.;Wang,W. Z.; Zhu,W. J. Phys. Chem. B 2006, 110,13829. doi: 10.1021/jp061934y

    17. [17]

      (17) Sun, S. D.; Zhang, H.; Song, X. P.; Liang, S. H.; Kong, C. C.;Yang, Z. M. CrystEngComm 2011, 13, 6040. doi: 10.1039/c1ce05597f(17) Sun, S. D.; Zhang, H.; Song, X. P.; Liang, S. H.; Kong, C. C.;Yang, Z. M. CrystEngComm 2011, 13, 6040. doi: 10.1039/c1ce05597f

    18. [18]

      (18) Deo, M.; Shinde, D.; Yengantiwar, A.; Jog, J.; Hannoyer, B.;Sauvage, X.; Moreb, M.; Ogale, S. J. Mater. Chem. 2012, 22,17055. doi: 10.1039/c2jm32660d(18) Deo, M.; Shinde, D.; Yengantiwar, A.; Jog, J.; Hannoyer, B.;Sauvage, X.; Moreb, M.; Ogale, S. J. Mater. Chem. 2012, 22,17055. doi: 10.1039/c2jm32660d

    19. [19]

      (19) Wang, Y. B.; Zhang, Y. N.; Zhao, G. H.; Tian, H. Y.; Shi, H. J.;Zhou, T. C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 3965.doi: 10.1021/am300795w(19) Wang, Y. B.; Zhang, Y. N.; Zhao, G. H.; Tian, H. Y.; Shi, H. J.;Zhou, T. C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 3965.doi: 10.1021/am300795w

    20. [20]

      (20) Cao, S.W.; Yin, Z.; Barber, J.; Boey, F. Y. C.; Loo, S. C. J.; Xue,C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 418. doi: 10.1021/am201481b(20) Cao, S.W.; Yin, Z.; Barber, J.; Boey, F. Y. C.; Loo, S. C. J.; Xue,C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 418. doi: 10.1021/am201481b

    21. [21]

      (21) Georgekutty, R.; Seery, M. K.; Pillai, S. C. J. Phys. Chem. C2008, 112, 13563. doi: 10.1021/jp802729a(21) Georgekutty, R.; Seery, M. K.; Pillai, S. C. J. Phys. Chem. C2008, 112, 13563. doi: 10.1021/jp802729a

    22. [22]

      (22) Wang, P.; Huang, B. B.; Qin, X. Y.; Zhang, X. Y.; Dai, Y.;Wei,J. Y.; Whangbo, M. H. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 7931.doi: 10.1002/anie.v47:41(22) Wang, P.; Huang, B. B.; Qin, X. Y.; Zhang, X. Y.; Dai, Y.;Wei,J. Y.; Whangbo, M. H. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 7931.doi: 10.1002/anie.v47:41

    23. [23]

      (23) Jiang, J.; Zhang, L. Z. Chem. Eur. J. 2012, 18, 6360.doi: 10.1002/chem.201102606(23) Jiang, J.; Zhang, L. Z. Chem. Eur. J. 2012, 18, 6360.doi: 10.1002/chem.201102606

    24. [24]

      (24) Wang, H.; You, T. T.; Shi,W.W.; Li, J. H.; Guo, L. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 6490. doi: 10.1021/jp212303q(24) Wang, H.; You, T. T.; Shi,W.W.; Li, J. H.; Guo, L. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 6490. doi: 10.1021/jp212303q

    25. [25]

      (25) Li, X. Z.; Li, F. B. Environ. Sci. Technol. 2001, 35, 2381.doi: 10.1021/es001752w(25) Li, X. Z.; Li, F. B. Environ. Sci. Technol. 2001, 35, 2381.doi: 10.1021/es001752w

    26. [26]

      (26) Zhang, H.;Wang, G.; Chen, D.; Lv, X. J.; Li, J. H. Chem. Mater.2008, 20, 6543. doi: 10.1021/cm801796q(26) Zhang, H.;Wang, G.; Chen, D.; Lv, X. J.; Li, J. H. Chem. Mater.2008, 20, 6543. doi: 10.1021/cm801796q

    27. [27]

      (27) Hou,W. B.; Cronin, S. B. Adv. Funct. Mater. 2012, 23, 1612.(27) Hou,W. B.; Cronin, S. B. Adv. Funct. Mater. 2012, 23, 1612.

    28. [28]

      (28) Hirakawa, T.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3928.doi: 10.1021/ja042925a(28) Hirakawa, T.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3928.doi: 10.1021/ja042925a

    29. [29]

      (29) Costi, R.; Saunders, A. E.; Elmalem, E.; Salant, A.; Banin, U.Nano Lett. 2008, 8, 637. doi: 10.1021/nl0730514(29) Costi, R.; Saunders, A. E.; Elmalem, E.; Salant, A.; Banin, U.Nano Lett. 2008, 8, 637. doi: 10.1021/nl0730514

    30. [30]

      (30) Jin, Z.; Xiao, M. D.; Bao, Z. H.;Wang, P.;Wang, J. F. Angew. Chem. Int. Edit. 2012, 51, 6406. doi: 10.1002/anie.201106948(30) Jin, Z.; Xiao, M. D.; Bao, Z. H.;Wang, P.;Wang, J. F. Angew. Chem. Int. Edit. 2012, 51, 6406. doi: 10.1002/anie.201106948

    31. [31]

      (31) Li, C. C.; Zheng, Y. P.;Wang, T. H. J. Mater. Chem. 2012, 22,13216. doi: 10.1039/c2jm16921e(31) Li, C. C.; Zheng, Y. P.;Wang, T. H. J. Mater. Chem. 2012, 22,13216. doi: 10.1039/c2jm16921e

    32. [32]

      (32) Shang, Y.; Zhang, D. F.; Guo, L. J. Mater. Chem. 2012, 22, 856.doi: 10.1039/c1jm14258e(32) Shang, Y.; Zhang, D. F.; Guo, L. J. Mater. Chem. 2012, 22, 856.doi: 10.1039/c1jm14258e

    33. [33]

      (33) Pang, M. L.;Wang, Q. X.; Zeng, H. C. Chem. Eur. J. 2012, 46,14605.(33) Pang, M. L.;Wang, Q. X.; Zeng, H. C. Chem. Eur. J. 2012, 46,14605.

    34. [34]

      (34) Zhang, D. F.; Niu, L. Y.; Jiang, L.; Yin, P. G.; Sun, L. D.; Zhang,H.; Zhang, R.; Guo, L.; Yan, C. H. J. Phys. Chem. C 2008, 112,16011. doi: 10.1021/jp803102h(34) Zhang, D. F.; Niu, L. Y.; Jiang, L.; Yin, P. G.; Sun, L. D.; Zhang,H.; Zhang, R.; Guo, L.; Yan, C. H. J. Phys. Chem. C 2008, 112,16011. doi: 10.1021/jp803102h

    35. [35]

      (35) Zhang, D. F.; Zhang, H.; Shang, Y.; Guo, L. Cryst. Growth Des.2011, 11, 3748. doi: 10.1021/cg101283w(35) Zhang, D. F.; Zhang, H.; Shang, Y.; Guo, L. Cryst. Growth Des.2011, 11, 3748. doi: 10.1021/cg101283w

    36. [36]

      (36) Zhang, J.; Liu, X. H.;Wang, L.W.; Yang, T. L.; Guo, X. Z.;Wu,S. H.;Wang, S. R.; Zhang, S. M. J. Phys. Chem. C 2011, 115,5352. doi: 10.1021/jp110421v(36) Zhang, J.; Liu, X. H.;Wang, L.W.; Yang, T. L.; Guo, X. Z.;Wu,S. H.;Wang, S. R.; Zhang, S. M. J. Phys. Chem. C 2011, 115,5352. doi: 10.1021/jp110421v

    37. [37]

      (37) Sun, D.; Yin, P. G.; Guo, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27,1543. [孙都, 殷鹏刚, 郭林. 物理化学学报, 2011, 27,1543.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110619(37) Sun, D.; Yin, P. G.; Guo, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27,1543. [孙都, 殷鹏刚, 郭林. 物理化学学报, 2011, 27,1543.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110619

    38. [38]

      (38) Gu, J.; Zhang, Y.W.; Tao, F. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 8050.doi: 10.1039/c2cs35184f(38) Gu, J.; Zhang, Y.W.; Tao, F. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 8050.doi: 10.1039/c2cs35184f

    39. [39]

      (39) Wang, Z. Y.; Luan, D. Y.; Boey, F. Y. C.; Lou, X.W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4738. doi: 10.1021/ja2004329(39) Wang, Z. Y.; Luan, D. Y.; Boey, F. Y. C.; Lou, X.W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4738. doi: 10.1021/ja2004329

    40. [40]

      (40) Peng, C.; Jiang, B.W.; Liu, Q.; Guo, Z.; Xu, Z. J.; Huang, Q.;Xu, H. J.; Tai, R. Z.; Fan, C. H. Energy Environ. Sci. 2011, 4,2035. doi: 10.1039/c0ee00495b(40) Peng, C.; Jiang, B.W.; Liu, Q.; Guo, Z.; Xu, Z. J.; Huang, Q.;Xu, H. J.; Tai, R. Z.; Fan, C. H. Energy Environ. Sci. 2011, 4,2035. doi: 10.1039/c0ee00495b

    41. [41]

      (41) Zuo, X. L.; Peng, C.; Huang, Q.; Song, S. P.;Wang, L. H.; Li,D.; Fan, C. H. Nano Res. 2009, 2, 617. doi: 10.1007/s12274-009-9062-3(41) Zuo, X. L.; Peng, C.; Huang, Q.; Song, S. P.;Wang, L. H.; Li,D.; Fan, C. H. Nano Res. 2009, 2, 617. doi: 10.1007/s12274-009-9062-3

    42. [42]

      (42) Zhang, N.; Liu, S. Q.; Fu, X. Z.; Xu, Y. J. J. Phys. Chem. C2011, 115, 9136. doi: 10.1021/jp2009989(42) Zhang, N.; Liu, S. Q.; Fu, X. Z.; Xu, Y. J. J. Phys. Chem. C2011, 115, 9136. doi: 10.1021/jp2009989

    43. [43]

      (43) Subramanian, V.;Wolf, E. E.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc.2004, 126, 4943. doi: 10.1021/ja0315199(43) Subramanian, V.;Wolf, E. E.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc.2004, 126, 4943. doi: 10.1021/ja0315199

    44. [44]

      (44) Wu, J. L.; Chen, F. C.; Hsiao, Y. S.; Chien, F. C.; Chen, P. L.;Kuo, C. H.; Huang, M. H.; Hsu, C. S. ACS Nano 2011, 5, 959.doi: 10.1021/nn102295p

      (44) Wu, J. L.; Chen, F. C.; Hsiao, Y. S.; Chien, F. C.; Chen, P. L.;Kuo, C. H.; Huang, M. H.; Hsu, C. S. ACS Nano 2011, 5, 959.doi: 10.1021/nn102295p

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1333
  • 文章访问数:  1648
  • HTML全文浏览量:  52
文章相关
  • 发布日期:  2013-07-09
  • 收稿日期:  2013-02-06
  • 网络出版日期:  2013-05-28
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