微波水热两步法合成高可见光响应Ag2S/ZnO及其光催化性能、机理

陈熙 李莉 张文治 宋强 李奕萱

引用本文: 陈熙, 李莉, 张文治, 宋强, 李奕萱. 微波水热两步法合成高可见光响应Ag2S/ZnO及其光催化性能、机理[J]. 无机化学学报, 2015, 31(10): 1971-1980. doi: 10.11862/CJIC.2015.269 shu
Citation:  CHEN Xi, LI Li, ZHANG Wen-Zhi, SONG Qiang, LI Yi-Xuan. Photocatalytic Performance and Photolysis Mechanism of Ag2S/ZnO with Visible-Light Response Prepared by Microwave Hydrothermal Two-Step Method[J]. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2015, 31(10): 1971-1980. doi: 10.11862/CJIC.2015.269 shu

微波水热两步法合成高可见光响应Ag2S/ZnO及其光催化性能、机理

    通讯作者: 李莉,E-mail:qqhrll@163.com,Tel:0452-2738206
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(No.21376126) (No.21376126)

    黑龙江省自然科学基金(No.B201106、B201314) (No.B201106、B201314)

    黑龙江省教育厅科学技术研究项目(No.12511592) (No.12511592)

    黑龙江省政府博士后资助经费(No.LBH-Z11108) (No.LBH-Z11108)

    黑龙江省普通高校绿色化工技术重点实验室开放课题资助项目(2013年) (2013年)

    黑龙江省政府博士后科研启动金(No.LBH-Q13172)资助项目。 (No.LBH-Q13172)

摘要: 在不同的制备条件下,通过微波水热两步法获得了一系列Ag2S/ZnO光催化剂,采用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)、扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附-脱附等测试手段对产物结构和形貌进行了表征。结果表明,产物以六方纤锌矿ZnO为主,其晶型结构并未随着反应温度和Ag2S物质的量的增加而改变。Ag2S的引入显著增强了光催化剂在可见光区的吸收,使吸收边带发生红移,同时抑制了ZnO(001)晶面的生长。另外,所得产物的形貌随着Ag2S物质的量的增加从爆米花状转变为少量的柱体颗粒,且BET比表面积经过复合后明显减小。以罗丹明B为目标降解物,研究并比较了一系列Ag2S/ZnO光催化剂对罗丹明B的光降解性能。结果表明,nAg2S/nZnO=1:10时,光催化剂在紫外光、可见光和模拟日光的照射下具有最好的光催化效果,优于目前应用最广泛的市售P25。另外,所制备的光催化材料Ag2S/ZnO经4次循环使用后,其降解效率没有明显下降,表明该催化材料具有一定的光催化稳定性。经捕获实验研究发现,在Ag2S/ZnO的光催化反应中空穴起主要作用,并根据绝对电负性估算了复合材料Ag2S/ZnO的能带位置,据此提出了可能的光催化反应机理。

English

    1. [1] LU Yong-Hong(卢勇宏), WU Ping-Xiao(吴平宵), HUANG Jun-Yi(黄俊毅), et al. Chem. J. Chinese Universities(高等学校化学学报), 2015,36(8):1563-1569[1] LU Yong-Hong(卢勇宏), WU Ping-Xiao(吴平宵), HUANG Jun-Yi(黄俊毅), et al. Chem. J. Chinese Universities(高等学校化学学报), 2015,36(8):1563-1569

    2. [2] Lu L, Li L, Hu T Y, et al. J. Mol. Catal. A:Chem., 2014,394(15):283-294[2] Lu L, Li L, Hu T Y, et al. J. Mol. Catal. A:Chem., 2014,394(15):283-294

    3. [3] Li L, Huang X D, Zhang J Q, et al. J. Colloid Interface Sci., 2015,443(1):13-22[3] Li L, Huang X D, Zhang J Q, et al. J. Colloid Interface Sci., 2015,443(1):13-22

    4. [4] LIN Cai-Fang(林彩芳), CHEN Xiao-Ping(陈小平), CHEN Shu(陈澍), et al. Acta Phys.-Chim. Sin.(物理化学学报), 2015,31(1):153-158[4] LIN Cai-Fang(林彩芳), CHEN Xiao-Ping(陈小平), CHEN Shu(陈澍), et al. Acta Phys.-Chim. Sin.(物理化学学报), 2015,31(1):153-158

    5. [5] LI Li(李莉), LU Dan(陆丹), ZHAO Yue-Hong(赵月红), et al. Chinese J. Inorg. Chem.(无机化学学报), 2011,27(3):451-456[5] LI Li(李莉), LU Dan(陆丹), ZHAO Yue-Hong(赵月红), et al. Chinese J. Inorg. Chem.(无机化学学报), 2011,27(3):451-456

    6. [6] Hong J I, Choi J, Jang S S, et al. Nano Lett., 2012,12(2):576-581[6] Hong J I, Choi J, Jang S S, et al. Nano Lett., 2012,12(2):576-581

    7. [7] Hu Y, Klein B D B, Su Y, et al. Nano Lett., 2013,13(11):5026-5032[7] Hu Y, Klein B D B, Su Y, et al. Nano Lett., 2013,13(11):5026-5032

    8. [8] Sun H, Zhang Q, Zhang J, et al. Appl. Phys. B, 2008,90(3/4):543-546[8] Sun H, Zhang Q, Zhang J, et al. Appl. Phys. B, 2008,90(3/4):543-546

    9. [9] Benramache S, Benhaoua B, Bentrah H. J. Nanostruct. Chem., 2013,3(1):54[9] Benramache S, Benhaoua B, Bentrah H. J. Nanostruct. Chem., 2013,3(1):54

    10. [10] Chen C Y, Huang J H, Song J H, et al. ACS Nano, 2011,5(8):6707-6713[10] Chen C Y, Huang J H, Song J H, et al. ACS Nano, 2011,5(8):6707-6713

    11. [11] Balachandran S, Prakash N, Thirumalai K, et al. Ind. Eng. Chem. Res., 2014,53(20):8346-8356[11] Balachandran S, Prakash N, Thirumalai K, et al. Ind. Eng. Chem. Res., 2014,53(20):8346-8356

    12. [12] Kandula S and Jeevanandam P. J. Nanopart. Res., 2014,16:2452[12] Kandula S and Jeevanandam P. J. Nanopart. Res., 2014,16:2452

    13. [13] Li L, Wang L L, Hu T Y, et al. Colloids Surf. A, 2014,457(5):134-141[13] Li L, Wang L L, Hu T Y, et al. Colloids Surf. A, 2014,457(5):134-141

    14. [14] Lovingood D D, Owens J R, Seeber M, et al. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2012,4(12):6875-6883[14] Lovingood D D, Owens J R, Seeber M, et al. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2012,4(12):6875-6883

    15. [15] Kou J, Stamper C B, Varma R S. ACS Sustainable Chem. Eng., 2013,1(7):810-816[15] Kou J, Stamper C B, Varma R S. ACS Sustainable Chem. Eng., 2013,1(7):810-816

    16. [16] Chen X, Li L, Yi T T, et al. J. Solid State Chem., 2015, 229:141-149[16] Chen X, Li L, Yi T T, et al. J. Solid State Chem., 2015, 229:141-149

    17. [17] Thalluri S M, Suarez C M, Hussain M, et al. Ind. Eng. Chem. Res., 2013,52(49):17414-17415[17] Thalluri S M, Suarez C M, Hussain M, et al. Ind. Eng. Chem. Res., 2013,52(49):17414-17415

    18. [18] Cao S W, Yin Z, Barber J, et al. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2012,4(1):418-423[18] Cao S W, Yin Z, Barber J, et al. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2012,4(1):418-423

    19. [19] Wu T S, Wang K X, Li G D, et al. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2010,2(2):544-550[19] Wu T S, Wang K X, Li G D, et al. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2010,2(2):544-550

    20. [20] WU Guang-Li(武广利), ZHAO Xiao-Hua(赵晓华), LI Meng (李萌), et al. Chinese J. Inorg. Chem.(无机化学学报), 2015(1):61-68[20] WU Guang-Li(武广利), ZHAO Xiao-Hua(赵晓华), LI Meng (李萌), et al. Chinese J. Inorg. Chem.(无机化学学报), 2015(1):61-68

    21. [21] Moulder J F, Stick W F, Sobol P E, et al. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Eden Prairie:Perkin-Elmer. Corp., 1992:182-183[21] Moulder J F, Stick W F, Sobol P E, et al. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Eden Prairie:Perkin-Elmer. Corp., 1992:182-183

    22. [22] ZOU Wen(邹文), HAO Wei-Chang(郝维昌), XIN Xin(信心), et al. Chinese J. Inorg. Chem.(无机化学学报), 2009,25(11):1971-1976[22] ZOU Wen(邹文), HAO Wei-Chang(郝维昌), XIN Xin(信心), et al. Chinese J. Inorg. Chem.(无机化学学报), 2009,25(11):1971-1976

    23. [23] Lin S, Feng Y, Wen X M, et al. J. Phys. Chem. C, 2015,119(1):867-872[23] Lin S, Feng Y, Wen X M, et al. J. Phys. Chem. C, 2015,119(1):867-872

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  • 收稿日期:  2015-01-30
  • 网络出版日期:  2015-08-17
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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