{110}晶面取向Ag3PO4多面体的水热制备及可见光催化活性

刘春梅 张国英 张欣 许艳艳 高东昭

引用本文: 刘春梅, 张国英, 张欣, 许艳艳, 高东昭. {110}晶面取向Ag3PO4多面体的水热制备及可见光催化活性[J]. 物理化学学报, 2015, 31(10): 1939-1948. doi: 10.3866/PKU.WHXB201508251 shu
Citation:  LIU Chun-Mei, ZHANG Guo-Ying, ZHANG Xin, XU Yan-Yan, GAO Dong-Zhao. Hydrothermal Synthesis of Ag3PO4 Polyhedrons with Oriented {110} Facets and Visible-Light-Driven Photocatalytic Activity[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2015, 31(10): 1939-1948. doi: 10.3866/PKU.WHXB201508251 shu

{110}晶面取向Ag3PO4多面体的水热制备及可见光催化活性

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21303122) (21303122)

    天津市高等学校创新团队培养计划(TD12-5038)资助项目 (TD12-5038)

摘要:

采用简易水热法在聚乙二醇-6000 (PEG-6000)辅助下合成了Ag3PO4多面体. 系统考察了水热反应温度、时间及PEG-6000用量对产物形貌和结构的影响. 通过X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光(PL)光谱等测试手段对光催化剂进行了表征. 结果表明, 适宜的水热温度及PEG-6000用量是制备具有{110}活性晶面取向Ag3PO4多面体的必要条件, 该多面体通过纳米颗粒的Ostwald熟化效应生长而成. 可见光催化降解罗丹明B (RhB)的实验表明, 该Ag3PO4多面体活性明显优于其它水热条件下所制备的非{110}取向晶面样品和离子交换法所得纳米颗粒, 其降解反应速率常数(k)为离子交换法所得Ag3PO4纳米颗粒的8.3倍. 总有机碳含量(TOC)及循环实验证明, 该Ag3PO4多面体可以有效地矿化RhB并保持较好的循环稳定性. 活性自由基捕获实验表明, 空穴(h+)和羟基自由基(·OH)是光催化氧化的主要活性物种. 结合活性物种的氧化还原电位以及Ag3PO4的能带结构分析, 提出了催化反应界面光生电子-空穴(e--h+)对的分离及转移机制.

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) Mohamed, S. H.; El-Hagary, M.; Althoyaib, S. Eur. Phys. J. -Appl. Phys. 2012, 57, 20301. doi: 10.1051/epjap/2012110312(2) Mohamed, S. H.; El-Hagary, M.; Althoyaib, S. Eur. Phys. J. -Appl. Phys. 2012, 57, 20301. doi: 10.1051/epjap/2012110312

    3. [3]

      (3) Wang, X. X.; Xu, H. L.; Shen, W.; Ruhlmann, L.; Qin, F.; Sorgues, S.; Colbeau-Justin, C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 1837. [王晓夏, 徐华龙, 沈伟, Ruhlmann L., 秦枫, Sorgues S., Colbeau-Justin C. 物理化学学报, 2013, 29, 1837.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201307024(3) Wang, X. X.; Xu, H. L.; Shen, W.; Ruhlmann, L.; Qin, F.; Sorgues, S.; Colbeau-Justin, C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 1837. [王晓夏, 徐华龙, 沈伟, Ruhlmann L., 秦枫, Sorgues S., Colbeau-Justin C. 物理化学学报, 2013, 29, 1837.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201307024

    4. [4]

      (4) Ge, M.; Tan, M. M.; Cui, G. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 2107. [葛明, 谭勉勉, 崔广华. 物理化学学报, 2014, 30, 2107.] doi: 10.3866/PKU.WHXB 201409041(4) Ge, M.; Tan, M. M.; Cui, G. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 2107. [葛明, 谭勉勉, 崔广华. 物理化学学报, 2014, 30, 2107.] doi: 10.3866/PKU.WHXB 201409041

    5. [5]

      (5) Nakamura, K. J.; Ide, Y.; Ogawa, M. Mater. Lett. 2011, 65, 24. doi: 10.1016/j.matlet.2010.09.043(5) Nakamura, K. J.; Ide, Y.; Ogawa, M. Mater. Lett. 2011, 65, 24. doi: 10.1016/j.matlet.2010.09.043

    6. [6]

      (6) Tian, G. H.; Fu, H. G.; Jing, L. Q.; Xin, B. F.; Pan, K. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 3083. doi: 10.1021/jp710283p(6) Tian, G. H.; Fu, H. G.; Jing, L. Q.; Xin, B. F.; Pan, K. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 3083. doi: 10.1021/jp710283p

    7. [7]

      (7) Chen, X. B.; Shen, S. H.; Guo, L. J.; Mao, S. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6503. doi: 10.1021/cr1001645(7) Chen, X. B.; Shen, S. H.; Guo, L. J.; Mao, S. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6503. doi: 10.1021/cr1001645

    8. [8]

      (8) Cheng, H. F.; Huang, B. B.; Dai, Y.; Qin, X. Y.; Zhang, X. Y. Langmuir 2010, 26, 6618. doi: 10.1021/la903943s(8) Cheng, H. F.; Huang, B. B.; Dai, Y.; Qin, X. Y.; Zhang, X. Y. Langmuir 2010, 26, 6618. doi: 10.1021/la903943s

    9. [9]

      (9) Wang, D. F.; Kako, T.; Ye, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2724. doi: 10.1021/ja710805x(9) Wang, D. F.; Kako, T.; Ye, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2724. doi: 10.1021/ja710805x

    10. [10]

      (10) Yuhas, B. D.; Smeigh, A. L.; Douvalis, A. P.; Wasielewski, M. R.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10353. doi: 10.1021/ja303640s(10) Yuhas, B. D.; Smeigh, A. L.; Douvalis, A. P.; Wasielewski, M. R.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10353. doi: 10.1021/ja303640s

    11. [11]

      (11) Yi, Z. G.; Ye, J. H.; Kikugawa, N.; Kako, T.; Ouyang, S. X.; Stuart-Williams, H. Nat. Mater. 2010, 9, 559. doi: 10.1038/NMAT2780(11) Yi, Z. G.; Ye, J. H.; Kikugawa, N.; Kako, T.; Ouyang, S. X.; Stuart-Williams, H. Nat. Mater. 2010, 9, 559. doi: 10.1038/NMAT2780

    12. [12]

      (12) Ma, X. G.; Lu, B.; Li, D.; Shi, R.; Pan, C. S.; Zhu, Y. F. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 4680. doi: 10.1021/jp111167u(12) Ma, X. G.; Lu, B.; Li, D.; Shi, R.; Pan, C. S.; Zhu, Y. F. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 4680. doi: 10.1021/jp111167u

    13. [13]

      (13) Dinh, C. T.; Nguyen, T. D.; Kleitz, F.; Do, T. O. Chem. Commun. 2011, 47, 7797. doi: 10.1039/c1cc12014j(13) Dinh, C. T.; Nguyen, T. D.; Kleitz, F.; Do, T. O. Chem. Commun. 2011, 47, 7797. doi: 10.1039/c1cc12014j

    14. [14]

      (14) Yu, H. C.; Dong, Q. S.; Jiao, Z. B.; Wang, T.; Ma, J. T.; Lu, G. X.; Bi, Y. P. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 1668. doi: 10.1039/c3ta14447j(14) Yu, H. C.; Dong, Q. S.; Jiao, Z. B.; Wang, T.; Ma, J. T.; Lu, G. X.; Bi, Y. P. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 1668. doi: 10.1039/c3ta14447j

    15. [15]

      (15) Hua, X.; Jin, Y. J.; Wang, K.; Li, N.; Liu, H. Q.; Chen, M. D.; Paul, S. S.; Zhang, Y.; Zhao, X. D.; Teng, F. Catal. Commun. 2014, 52, 49. doi.org/10.1016/j(15) Hua, X.; Jin, Y. J.; Wang, K.; Li, N.; Liu, H. Q.; Chen, M. D.; Paul, S. S.; Zhang, Y.; Zhao, X. D.; Teng, F. Catal. Commun. 2014, 52, 49. doi.org/10.1016/j

    16. [16]

      (16) Bi, Y. P.; Hu, H. Y.; Ouyang, S. X.; Jiao, Z. B.; Lu, G. X.; Ye, J. H. J. Mater. Chem. 2012, 22, 14847. doi: 10.1039/c2jm32800c(16) Bi, Y. P.; Hu, H. Y.; Ouyang, S. X.; Jiao, Z. B.; Lu, G. X.; Ye, J. H. J. Mater. Chem. 2012, 22, 14847. doi: 10.1039/c2jm32800c

    17. [17]

      (17) Bi, Y. P.; Hu, H. Y.; Jiao, Z. B.; Yu, H. C.; Lu, G. X.; Ye, J. H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 14486. doi: 10.1039/c2cp42822a(17) Bi, Y. P.; Hu, H. Y.; Jiao, Z. B.; Yu, H. C.; Lu, G. X.; Ye, J. H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 14486. doi: 10.1039/c2cp42822a

    18. [18]

      (18) Hu, H. Y.; Jiao, Z. B.; Yu, H. C.; Lu, G. X.; Ye, J. H.; Bi, Y. P. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 2387. doi: 10.1039/c2ta01151d(18) Hu, H. Y.; Jiao, Z. B.; Yu, H. C.; Lu, G. X.; Ye, J. H.; Bi, Y. P. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 2387. doi: 10.1039/c2ta01151d

    19. [19]

      (19) Bi, Y. P.; Ouyang, S. X.; Umezawa, N.; Cao, J. Y.; Ye, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6490. doi: org/10.1021/ja2002132(19) Bi, Y. P.; Ouyang, S. X.; Umezawa, N.; Cao, J. Y.; Ye, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6490. doi: org/10.1021/ja2002132

    20. [20]

      (20) Dong, P. Y.; Wang, Y. H.; Li, H. H.; Li, H.; Ma, X. L.; Han, L. L. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 4651. doi: 10.1039/c3ta00130j(20) Dong, P. Y.; Wang, Y. H.; Li, H. H.; Li, H.; Ma, X. L.; Han, L. L. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 4651. doi: 10.1039/c3ta00130j

    21. [21]

      (21) Wang, J.; Teng, F.; Chen, M. D.; Xu, J. J.; Song, Y. Q.; Zhou, X. L. CrystEngComm 2013, 15, 39. doi: 10.1039/c2ce26060c(21) Wang, J.; Teng, F.; Chen, M. D.; Xu, J. J.; Song, Y. Q.; Zhou, X. L. CrystEngComm 2013, 15, 39. doi: 10.1039/c2ce26060c

    22. [22]

      (22) Yin, Y. D.; Alivisatos, A. P. Nature 2005, 437, 664. doi: 10.1038/nature04165(22) Yin, Y. D.; Alivisatos, A. P. Nature 2005, 437, 664. doi: 10.1038/nature04165

    23. [23]

      (23) Hu, L. M.; Lin, C. G.; Wang, L.; Yuan, S. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 2149. [胡立梅, 蔺存国, 王利, 苑世领. 物理化学学报, 2014, 30, 2149.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201409021(23) Hu, L. M.; Lin, C. G.; Wang, L.; Yuan, S. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 2149. [胡立梅, 蔺存国, 王利, 苑世领. 物理化学学报, 2014, 30, 2149.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201409021

    24. [24]

      (24) Mullin, J. W.; Yokota, M.; Mullin, J. W. J. Cryst. Growth 1997, 182, 86. doi: 10.1016/S0022-0248(97)00328-X(24) Mullin, J. W.; Yokota, M.; Mullin, J. W. J. Cryst. Growth 1997, 182, 86. doi: 10.1016/S0022-0248(97)00328-X

    25. [25]

      (25) Hua, X.; Jin, Y. J.; Wang, K.; Li, N.; Liu, H. Q.; Chen, M. D.; Paul, S. S.; Zhang, Y.; Zhao, X. D.; Teng, F. Catal. Commun. 2014, 52, 49. doi: 10.1016/j.catcom.2014.04.014(25) Hua, X.; Jin, Y. J.; Wang, K.; Li, N.; Liu, H. Q.; Chen, M. D.; Paul, S. S.; Zhang, Y.; Zhao, X. D.; Teng, F. Catal. Commun. 2014, 52, 49. doi: 10.1016/j.catcom.2014.04.014

    26. [26]

      (26) Cui, G. W.; Wang, W. L.; Ma, M. Y.; Zhang, M.; Xia, X. Y.; Han, F. Y.; Shi, X. Y.; Zhao, Y. Q.; Dong, Y. B.; Tang, B. Chem. Commun. 2013, 49, 6415. doi: 10.103/c3cc42500b(26) Cui, G. W.; Wang, W. L.; Ma, M. Y.; Zhang, M.; Xia, X. Y.; Han, F. Y.; Shi, X. Y.; Zhao, Y. Q.; Dong, Y. B.; Tang, B. Chem. Commun. 2013, 49, 6415. doi: 10.103/c3cc42500b

    27. [27]

      (27) Zhang, C.; Zhu, Y. F. Chem. Mater. 2005, 17, 3537. doi: 10.1021/cm0501517(27) Zhang, C.; Zhu, Y. F. Chem. Mater. 2005, 17, 3537. doi: 10.1021/cm0501517

    28. [28]

      (28) Wu, T. X.; Liu, G. M.; Zhao, J. C.; Hiodaka, H.; Serpone, N. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 5845. doi: 10.1021/jp980922c(28) Wu, T. X.; Liu, G. M.; Zhao, J. C.; Hiodaka, H.; Serpone, N. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 5845. doi: 10.1021/jp980922c

    29. [29]

      (29) Smith, W.; Mao, S.; Lu, G. H.; Catlett, A.; Chen, J. H.; Zhao, Y. P. Chem. Phys. Lett. 2010, 485, 171. doi: 10.1016/j.cplett.2009.12.041(29) Smith, W.; Mao, S.; Lu, G. H.; Catlett, A.; Chen, J. H.; Zhao, Y. P. Chem. Phys. Lett. 2010, 485, 171. doi: 10.1016/j.cplett.2009.12.041

    30. [30]

      (30) Indra, A.; Menezes, P. W.; Schwarze, M.; Driess, M. New J. Chem. 2014, 38, 1942. doi: 10.1039/c3nj01012k(30) Indra, A.; Menezes, P. W.; Schwarze, M.; Driess, M. New J. Chem. 2014, 38, 1942. doi: 10.1039/c3nj01012k

    31. [31]

      (31) Cheng, H. F.; Huang, B. B.; Dai, Y.; Qin, X. Y.; Zhang, X. Y. Langmuir 2010, 26, 6618. doi: 10.1021/la903943s(31) Cheng, H. F.; Huang, B. B.; Dai, Y.; Qin, X. Y.; Zhang, X. Y. Langmuir 2010, 26, 6618. doi: 10.1021/la903943s

    32. [32]

      (32) Ma, S. S.; Li, R.; Lv, C. P.; Xu, W.; u, X. L. J. Hazard. Mater. 2011, 192, 730. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.05.082(32) Ma, S. S.; Li, R.; Lv, C. P.; Xu, W.; u, X. L. J. Hazard. Mater. 2011, 192, 730. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.05.082

    33. [33]

      (33) Ye, L. Q.; Chen, J. N.; Tian, L. H.; Liu, J. Y.; Peng, T. Y.; Deng, K. J.; Zan, L. Appl. Catal. B 2013, 130-131, 1. doi: 10.1016/j.apcatb.2012.10.011(33) Ye, L. Q.; Chen, J. N.; Tian, L. H.; Liu, J. Y.; Peng, T. Y.; Deng, K. J.; Zan, L. Appl. Catal. B 2013, 130-131, 1. doi: 10.1016/j.apcatb.2012.10.011

    34. [34]

      (34) Liu, W.; Wang, M. L.; Xu, C. X.; Chen, S. F.; Fu, X. L. Mater. Res. Bull. 2013, 48, 106. doi: 10.1016/j.materresbull.2012.10.015

      (34) Liu, W.; Wang, M. L.; Xu, C. X.; Chen, S. F.; Fu, X. L. Mater. Res. Bull. 2013, 48, 106. doi: 10.1016/j.materresbull.2012.10.015

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  110
  • 文章访问数:  512
  • HTML全文浏览量:  5
文章相关
  • 发布日期:  2015-10-10
  • 收稿日期:  2015-07-06
  • 网络出版日期:  2015-08-25
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