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高可见光催化降解污染物和产氢活性的Z型N-掺杂K4Nb6O17/g-C3N4异质结
被引量:
7
1
作者
刘超
封越
+4 位作者
韩字童
孙耀
王晓秋
张勤芳
邹志刚
《Chinese Journal of Catalysis》
SCIE
EI
CAS
CSCD
2021年第1期164-174,共11页
随着人口增长和全球工业化进程加快,人们饱受环境污染和能源短缺问题的困扰.半导体光催化技术作为一种高效、可持续、环境友好、有潜力的新技术,在环境净化和能源开发方面有着广阔的应用前景.到目前为止,人们已开发出多种半导体光催化剂...
随着人口增长和全球工业化进程加快,人们饱受环境污染和能源短缺问题的困扰.半导体光催化技术作为一种高效、可持续、环境友好、有潜力的新技术,在环境净化和能源开发方面有着广阔的应用前景.到目前为止,人们已开发出多种半导体光催化剂,并广泛应用于污染物降解、氢气制备和二氧化碳还原等领域.其中,化合物K4Nb6O17具有典型的层状结构、合适的电子能带结构、结构易改性以及良好的电荷传输性能等特点,在光催化领域得到了广泛研究.然而,单纯K4Nb6O17仍存在光响应范围窄、光生载流子复合率高等问题,限制了K4Nb6O17的进一步应用.因此,需要对K4Nb6O17进行改性,拓宽其光吸收范围,提高其光生载流子分离效率,从而提高其光催化活性.本研究通过简单焙烧法制备Z型N-掺杂K4Nb6O17/g-C3N4(KCN)异质结光催化剂,其中石墨相氮化碳(g-C3N4)在复合材料中质量比约为50%.层状K4Nb6O17层板的电子结构通过N掺杂进行调控,拓宽其光响应范围,使其具有可见光响应;同时,形成的g-C3N4位于N-掺杂K4Nb6O17的外层以及内层空间,在这两种组分之间形成异质结,有利于提高光生载流子的分离效率.荧光光谱、时间分辨荧光光谱和光电化学测试表明,N掺杂和异质结的形成有利于增强光生电子-空穴对的传输和分离效率.通过在可见光照射下降解罗丹明B(RhB)和产氢来评估材料的光催化性能.相比g-C3N4(8.24μmol/h)和Me-K4Nb6O17(~1.30μmol/h),KCN复合材料光催化产氢效率(~16.91μmol/h)得到了极大提高,并显示出极好的光催化产氢稳定性能.对于光催化降解RhB体系,KCN复合材料也显示出较好的光催化活性和稳定性,并能很好地将RhB矿化.鉴于KCN复合材料具有较小的比表面积(9.9 m^2/g)且无孔结构,认为比表面积对光催化活性影响较小.因此,与单组分相比,KCN复合材料光催化产氢和RhB降解活性都得到了极大提高,活性的增强主要归功于N掺杂和异质结形成的协同效应,其中N掺杂可以拓宽光捕获能力,异质结形成可提高电荷载流子的分离效率.电子自旋共振(ESR)谱表明,在KCN降解RhB体系中,超氧自由基(·O2^−)、羟基自由基(·OH)和空穴(h^+)作为主要活性物质都参与了反应.结合实验结果可以推测KCN复合材料满足了Z型光催化体系,该体系具有高效的光生载流子分离效率和较高的氧化还原能力.
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关键词
光催化反应
K4Nb6O17
g-C3N4
Z型光催化剂
异质结
下载PDF
职称材料
ZnCuAl-LDH/Bi2MoO6纳米复合材料的构建及其可见光催化降解性能
被引量:
1
2
作者
郁桂云
胡丰献
+3 位作者
程伟伟
韩字童
刘超
戴勇
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2020年第7期91-100,共10页
本工作采用稳态共沉淀法制备了ZnCuAl-LDH/Bi2MoO6(LDH/Bi2MoO6)纳米复合材料,并研究了所得材料在可见光下降解污染物罗丹明B(RhB)的光催化性能。结果表明,所得LDH/Bi2MoO6纳米复合材料比单纯的ZnCuAl-LDH和Bi2MoO6具有显著提高的光催...
本工作采用稳态共沉淀法制备了ZnCuAl-LDH/Bi2MoO6(LDH/Bi2MoO6)纳米复合材料,并研究了所得材料在可见光下降解污染物罗丹明B(RhB)的光催化性能。结果表明,所得LDH/Bi2MoO6纳米复合材料比单纯的ZnCuAl-LDH和Bi2MoO6具有显著提高的光催化活性和较好的稳定性。光催化性能的提高得益于异质结的形成以及高的比表面积,从而有利于光生电子-空穴对的有效分离和更多光催化活性位点的暴露。研究发现,在光降解过程中,所产生的·OH和O2·-是主要的反应性物种,而e-和h+的贡献较少。基于实验结果,提出了一种可能的光催化机制。本工作提供了一种制备基于LDH和(或)Bi2MoO6纳米复合材料的方法,所得LDH/Bi2MoO6纳米复合材料可望作为一种可见光光催化剂,在净化环境和缓解资源短缺方面有潜在应用。
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关键词
层状双氢氧化物
Bi2MoO6
纳米复合材料
活性位点
可见光降解
异质结
下载PDF
职称材料
题名
高可见光催化降解污染物和产氢活性的Z型N-掺杂K4Nb6O17/g-C3N4异质结
被引量:
7
1
作者
刘超
封越
韩字童
孙耀
王晓秋
张勤芳
邹志刚
机构
南京大学环境材料与再生能源研究中心
盐城工学院材料科学与工程学院
盐城工学院江苏省新型环保重点实验室
金陵科技学院理学院
出处
《Chinese Journal of Catalysis》
SCIE
EI
CAS
CSCD
2021年第1期164-174,共11页
基金
国家自然科学基金(51902282和11474246)
中国博士后科学基金(2018M632283)
+1 种基金
江苏省生态建材与环保装备协同创新中心暨江苏省新型环保重点实验室联合开放基金(JH201819)
江苏省生态环境材料重点实验室开放课题。
文摘
随着人口增长和全球工业化进程加快,人们饱受环境污染和能源短缺问题的困扰.半导体光催化技术作为一种高效、可持续、环境友好、有潜力的新技术,在环境净化和能源开发方面有着广阔的应用前景.到目前为止,人们已开发出多种半导体光催化剂,并广泛应用于污染物降解、氢气制备和二氧化碳还原等领域.其中,化合物K4Nb6O17具有典型的层状结构、合适的电子能带结构、结构易改性以及良好的电荷传输性能等特点,在光催化领域得到了广泛研究.然而,单纯K4Nb6O17仍存在光响应范围窄、光生载流子复合率高等问题,限制了K4Nb6O17的进一步应用.因此,需要对K4Nb6O17进行改性,拓宽其光吸收范围,提高其光生载流子分离效率,从而提高其光催化活性.本研究通过简单焙烧法制备Z型N-掺杂K4Nb6O17/g-C3N4(KCN)异质结光催化剂,其中石墨相氮化碳(g-C3N4)在复合材料中质量比约为50%.层状K4Nb6O17层板的电子结构通过N掺杂进行调控,拓宽其光响应范围,使其具有可见光响应;同时,形成的g-C3N4位于N-掺杂K4Nb6O17的外层以及内层空间,在这两种组分之间形成异质结,有利于提高光生载流子的分离效率.荧光光谱、时间分辨荧光光谱和光电化学测试表明,N掺杂和异质结的形成有利于增强光生电子-空穴对的传输和分离效率.通过在可见光照射下降解罗丹明B(RhB)和产氢来评估材料的光催化性能.相比g-C3N4(8.24μmol/h)和Me-K4Nb6O17(~1.30μmol/h),KCN复合材料光催化产氢效率(~16.91μmol/h)得到了极大提高,并显示出极好的光催化产氢稳定性能.对于光催化降解RhB体系,KCN复合材料也显示出较好的光催化活性和稳定性,并能很好地将RhB矿化.鉴于KCN复合材料具有较小的比表面积(9.9 m^2/g)且无孔结构,认为比表面积对光催化活性影响较小.因此,与单组分相比,KCN复合材料光催化产氢和RhB降解活性都得到了极大提高,活性的增强主要归功于N掺杂和异质结形成的协同效应,其中N掺杂可以拓宽光捕获能力,异质结形成可提高电荷载流子的分离效率.电子自旋共振(ESR)谱表明,在KCN降解RhB体系中,超氧自由基(·O2^−)、羟基自由基(·OH)和空穴(h^+)作为主要活性物质都参与了反应.结合实验结果可以推测KCN复合材料满足了Z型光催化体系,该体系具有高效的光生载流子分离效率和较高的氧化还原能力.
关键词
光催化反应
K4Nb6O17
g-C3N4
Z型光催化剂
异质结
Keywords
Photocatalysis
K4Nb6O17
g-C3N4
Z-scheme
Heterojunction
分类号
X703 [环境科学与工程—环境工程]
TQ116.2 [化学工程—无机化工]
TQ426 [化学工程]
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职称材料
题名
ZnCuAl-LDH/Bi2MoO6纳米复合材料的构建及其可见光催化降解性能
被引量:
1
2
作者
郁桂云
胡丰献
程伟伟
韩字童
刘超
戴勇
机构
盐城工学院化学化工学院
盐城工学院材料科学与工程学院
出处
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2020年第7期91-100,共10页
基金
国家自然科学基金(21603182,51902282)
江苏省高等学校自然科学基金(16KJB150038)
中国博士后科学基金(2018M632283)资助项目。
文摘
本工作采用稳态共沉淀法制备了ZnCuAl-LDH/Bi2MoO6(LDH/Bi2MoO6)纳米复合材料,并研究了所得材料在可见光下降解污染物罗丹明B(RhB)的光催化性能。结果表明,所得LDH/Bi2MoO6纳米复合材料比单纯的ZnCuAl-LDH和Bi2MoO6具有显著提高的光催化活性和较好的稳定性。光催化性能的提高得益于异质结的形成以及高的比表面积,从而有利于光生电子-空穴对的有效分离和更多光催化活性位点的暴露。研究发现,在光降解过程中,所产生的·OH和O2·-是主要的反应性物种,而e-和h+的贡献较少。基于实验结果,提出了一种可能的光催化机制。本工作提供了一种制备基于LDH和(或)Bi2MoO6纳米复合材料的方法,所得LDH/Bi2MoO6纳米复合材料可望作为一种可见光光催化剂,在净化环境和缓解资源短缺方面有潜在应用。
关键词
层状双氢氧化物
Bi2MoO6
纳米复合材料
活性位点
可见光降解
异质结
Keywords
Layered double hydroxide
Bi2MoO6
Nanocomposite
Active site
Visible-light photodegradation
Heterojunction
分类号
O643 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高可见光催化降解污染物和产氢活性的Z型N-掺杂K4Nb6O17/g-C3N4异质结
刘超
封越
韩字童
孙耀
王晓秋
张勤芳
邹志刚
《Chinese Journal of Catalysis》
SCIE
EI
CAS
CSCD
2021
7
下载PDF
职称材料
2
ZnCuAl-LDH/Bi2MoO6纳米复合材料的构建及其可见光催化降解性能
郁桂云
胡丰献
程伟伟
韩字童
刘超
戴勇
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2020
1
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职称材料
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