Ag/Ag3PO4/g-C3N4三元复合光催化剂的制备及其可见光驱动下的光催化活性增强

doi:10.1016/S1872-2067(12)60712-8

催化学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (1): 78-84.DOI: 10.1016/S1872-2067(12)60712-8

Ag/Ag₃PO₄/g-C₃N₄三元复合光催化剂的制备及其可见光驱动下的光催化活性增强

沈凯^a, Mohammed Ashraf Gondal^b, Rashid Ghulam Siddique^b, 施珊^a, 王斯琦^a, 孙江波^a, 徐庆宇^c

a 南京航空航天大学材料科学与技术学院, 江苏南京 211100 ;
b 法赫德国王石油与矿业大学物理系, 达兰 31261, 沙特阿拉伯;
c 东南大学物理系, 江苏南京 211189

收稿日期:2013-07-26 修回日期:2013-09-10 出版日期:2013-12-23 发布日期:2014-01-17
通讯作者: 沈凯, Mohammed Ashraf Gondal
基金资助:
国家自然科学基金（51172044）；阿拉伯法赫德国王石油矿产大学-美国麻省理工学院国际合作基金（R15-CW-11，MIT11109，MIT11110）

Preparation of ternary Ag/Ag₃PO₄/g-C₃N₄ hybrid photocatalysts and their enhanced photocatalytic activity driven by visible light

Kai Shen^a, Mohammed Ashraf Gondal^b, Rashid Ghulam Siddique^b, Shan Shi^a, Siqi Wang^a, Jiangbo Sun^a, Qingyu Xu^c

a College of Materials Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211100, Jiangsu, China;
b Laser Research Group, Physics Department and Center of Excellence in Nanotechnology, King Fahd University of Petroleum and Minerals, Dhahran 31261, Saudi Arabia;
c Department of Physics, Southeast University, Nanjing 211189, Jiangsu, China

Received:2013-07-26 Revised:2013-09-10 Online:2013-12-23 Published:2014-01-17
Contact: Kai Shen, Mohammed Ashraf Gondal
Supported by:
This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51172044) and the Project R15-CW-11 (MIT11109, MIT11110) by KFUPM (King Fahd University of Petroleum and Minerals).

摘要/Abstract

摘要：

报道了一种新型Ag/Ag₃PO₄/g-C₃N₄三元复合光催化剂的制备及其半导体界面处的快速载流子分离所引起的光催化活性的显著增强效应。通过X射线衍射，扫描电子显微镜，紫外-可见吸收光谱以及光致发光光谱等就其晶体结构、形貌、组分、光学吸收以及载流子的快速分离行为进行了表征与分析。以罗丹明B作为模型化合物分子，研究发现，所制备的Ag/Ag₃PO₄/g-C₃N₄三元复合光催化剂在可见光照射下表现出比Ag₃PO₄以及Ag₃PO₄/g-C₃N₄二元催化剂更为优异的光催化活性。研究认为，Ag₃PO₄表面尺寸约为40 nm的Ag纳米粒子在可见光下受激所产生的等离子表面共振效应以及Ag₃PO₄与g-C₃N₄界面处所形成的类似异质结结构对所制备的Ag/Ag₃PO₄/g-C₃N₄三元复合光催化剂光催化活性的显著增强起到重要作用。

关键词: 银纳米粒子, 磷酸银, 石墨型氮化碳, 表面等离子共振, 异质结

Abstract:

The preparation of a series of ternary Ag/Ag₃PO₄/g-C₃N₄ hybrid photocatalysts, which display enhanced photocatalytic activity, was reported. The crystal structure, morphology, composition, optical absorption, and efficient separation of charge carriers were studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, absorption and photoluminescence spectroscopy measurements. Using rhodamine B as a model contaminant, the as-prepared Ag/Ag₃PO₄/g-C₃N₄ hybrid photocatalyst exhibited superior degradation performance under visible light irradiation than Ag₃PO₄ or binary Ag₃PO₄/g-C₃N₄ hybrid photocatalyst systems. The surface plasmon resonance of the 40 nm-silver nanoparticles formed on the surface of Ag₃PO₄ and the heterojunction formed at the interface between Ag₃PO₄ and g-C₃N₄, are considered to be the major physical-chemical origin and to be responsible for the enhanced photocatalytic activity.

Key words: Silver nanoparticle, Silver orthophosphate (Ag₃PO₄), Graphitic carbon nitride (g-C₃N₄), Surface plasmon resonance, Heterojunction structure

沈凯, Mohammed Ashraf Gondal, Rashid Ghulam Siddique, 施珊, 王斯琦, 孙江波, 徐庆宇. Ag/Ag₃PO₄/g-C₃N₄三元复合光催化剂的制备及其可见光驱动下的光催化活性增强[J]. 催化学报, 2014, 35(1): 78-84.

Kai Shen, Mohammed Ashraf Gondal, Rashid Ghulam Siddique, Shan Shi, Siqi Wang, Jiangbo Sun, Qingyu Xu. Preparation of ternary Ag/Ag₃PO₄/g-C₃N₄ hybrid photocatalysts and their enhanced photocatalytic activity driven by visible light[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2014, 35(1): 78-84.

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参考文献

[1] Fujishima A, Honda K. Nature, 1972, 238: 37
[2] Asahi R, Morikawa T, Ohwaki T, Aoki K, Taga Y. Science, 2001, 293: 269
[3] Zou Z G, Ye J H, Sayama K, Arakawa H. Nature, 2001, 414: 625
[4] Kudo A, Miseki Y. Chem Soc Rev, 2009, 38: 253
[5] Zhang Y, Pan Z M, Wang X C. Chin J Catal (郑云, 潘志明, 王心晨. 催化学报), 2013, 34: 524
[6] Wang W, Lu C H, Su M X, Ni Y R, Xu Z Z. Chin J Catal (王卫, 陆春华, 苏明星, 倪亚茹, 许仲梓. 催化学报), 2012, 33: 629
[7] Yi Z G, Ye J H, Kikugawa N, Kako T, Ouyang S X, Stuart-Williams H, Yang H, Cao J Y, Luo W J, Li Z S, Liu Y, Withers R. Nat Mater, 2010, 9: 559
[8] Umezawa N, Ouyang S X, Ye J H. Phys Rev B, 2011, 83: 035202
[9] Wang X C, Maeda K, Thomas A, Takanabe K, Xin G, Carlsson J M, Domen K, Antonietti M. Nat Mater, 2009, 8: 76
[10] Pan C S, Xu J, Wang Y J, Li D, Zhu Y F. Adv Funct Mater, 2012, 22: 1518
[11] Xiang Q J, Yu J G, Jaroniec M. J Phys Chem C, 2011, 115: 7355
[12] Ge L, Han C C, Liu J. Appl Catal B, 2011, 108-109: 100
[13] Shiravand G, Badiei A, Ziarani G M, Jafarabadi M, Hamzehloo M. Chinese J Catal (催化学报), 2012, 33: 1347
[14] Pan H Q, Li X K, Zhuang Z J, Zhang C. J Mol Catal A, 2011, 345: 90
[15] Yan S C, Lü S B, Li Z S, Zou Z G. Dalton Trans, 2010, 39: 1488
[16] Gondal M A, Rashid S G, Dastageer M A, Zubair S M, Ali M A, Lienhard J H, McKinley G, Varanasi K K. IEEE Photonics J, 2013, 5: 2201908
[17] Gondal M A, Ali M A, Dastageer M A, Chang X F. Catal Lett, 2013, 143: 108
[18] Shen K., Gondal M A, Li Z J, Li L Y, Xu Q Y, Yamani Z H. React Kinet Mechan Catal, 2013, 109: 247
[19] Zhang J, Gondal M A, Wei W, Zhang T N, Xu Q Y, Shen K. J Alloys Compd, 2012, 530: 107
[20] Luo L R, Shen K, Xu Q Y, Zhou Q, Wei W, Gondal M A. J Alloys Compd, 2013, 558: 73
[21] Zhang B, Ji G B, Gondal M A, Liu Y S, Zhang X M, Chang X F, Li N W. J Nanopart Res, 2013, 15: 1773
[22] Yan S C, Li Z S, Zou Z G. Langmuir, 2009, 25: 10397
[23] Bhui D K, Bar H, Sarkar P, Sahoo G P, De S P, Misra A. J Mol Liq, 2009, 145: 33
[24] Zhang F J, Xie F Z, Zhu S F, Liu J, Zhang J, Mei S F, Zhao W. Chem Eng J, 2013, 228: 435
[25] Kumar S, Surendar T, Baruah A, Shanker V. J Mater Chem A, 2013, 1: 5333
[26] Wang Q, Chen C C, Zhao D, Ma W H, Zhao J C. Langmuir, 2008, 24: 7338
[27] Park C Y, Ghosh T, Meng Z D, Kefayat U, Vikram N, Oh W C. Chin J Catal (催化学报), 2013, 34: 711
[28] Chen C C, Ma W H, Zhao J C. Chem Soc Rev, 2010, 39: 4206
[29] Wang W G, Cheng B, Yu J G, Liu G, Fan W H. Chem Asian J, 2012, 7: 1902
[30] Xiang Q J, Yu J G, Cheng B, Ong H C. Chem Asian J, 2010, 5: 1466
[31] Yu J G, Dai G P, Huang B B. J Phys Chem C, 2009, 113: 16394
[32] Gondal M A, Chang X F, Sha W E I, Yamani Z H, Zhou Q. J Colloid Interf Sci, 2013, 392: 325

Ag/Ag₃PO₄/g-C₃N₄三元复合光催化剂的制备及其可见光驱动下的光催化活性增强

Preparation of ternary Ag/Ag₃PO₄/g-C₃N₄ hybrid photocatalysts and their enhanced photocatalytic activity driven by visible light

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[2]	孙丽娟, 于晓慧, 唐丽永, 王伟康, 刘芹芹. 构建K₃PW₁₂O₄₀/CdS核壳S型异质结实现同步太阳能光催化分解水和选择性苯甲醇氧化反应[J]. 催化学报, 2023, 52(9): 164-175.
[3]	江梓聪, 程蓓, 张留洋, 张振翼, 别传彪. 氧化锌基梯型异质结光催化剂[J]. 催化学报, 2023, 52(9): 32-49.
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[5]	宋明明, 宋相海, 刘鑫, 周伟强, 霍鹏伟. ZnIn₂S₄/MOF-808微球结构S型异质结光催化剂的制备及其光还原CO₂性能研究[J]. 催化学报, 2023, 51(8): 180-192.
[6]	邵秀丽, 李可, 李静萍, 程强, 王国宏, 王楷. 揭示NiS@Ta₂O₅纳米纤维中梯型电荷转移路径及光催化CO₂转化性能[J]. 催化学报, 2023, 51(8): 193-203.
[7]	李世杰, 王春春, 董珂欣, 张鹏, 陈晓波, 李鑫. 新型MIL-101(Fe)/BiOBr S型异质催化剂用于高效光催化降解抗生素和还原六价铬: 光催化性能分析和光催化机理研究[J]. 催化学报, 2023, 51(8): 101-112.
[8]	孙利娟, 王伟康, 路平, 刘芹芹, 王乐乐, 唐华. 纳米高熵合金实现光催化剂肖特基势垒的调控用于光催化制氢与苯甲醇氧化耦合反应[J]. 催化学报, 2023, 51(8): 90-100.
[9]	林敏, 罗美兰, 柳勇志, 沈锦妮, 龙金林, 张子重. 一维S型异质结W₁₈O₄₉-SiC海胆状复合催化剂增强光催化CO₂还原[J]. 催化学报, 2023, 50(7): 239-248.
[10]	朱君江, S. Wageh, Ahmed A. Al-Ghamdi. 利用飞秒技术研究电荷转移动力学[J]. 催化学报, 2023, 49(6): 5-7.
[11]	夏思源, 李奇远, 张仕楠, 许冬, 林秀, 孙露菡, 许景三, 陈接胜, 李国栋, 李新昊. Pd纳米立方体异质结尺寸依赖的电子界面效应对苯酚加氢反应的促进作用[J]. 催化学报, 2023, 49(6): 180-187.
[12]	张海波, 王中辽, 张金锋, 代凯. 金属硫化物基异质结光催化剂: 原理、影响、应用和原位表征[J]. 催化学报, 2023, 49(6): 42-67.
[13]	何厚伟, 王中辽, 代凯, 李素文, 张金锋. LSPR效应增强碳包覆In₂O₃/W₁₈O₄₉ S型异质结用于高效CO₂光还原[J]. 催化学报, 2023, 48(5): 267-278.
[14]	杜乘风, 胡尔海, 余泓, 颜清宇. 二维电催化剂的局域电子调控策略[J]. 催化学报, 2023, 48(5): 1-14.
[15]	魏艳, 段睿智, 张巧兰, 曹有智, 王金圆, 王冰, 万雯瑞, 刘春燕, 陈加藏, 高红, 景欢旺. TiO₂/TiN纳米管异质结用于光电催化CO₂还原: 氮辅助活性氢机制[J]. 催化学报, 2023, 47(4): 243-253.