(遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院 遼寧 大連 116029)

光催化技術(shù)可以將污染物轉(zhuǎn)化為H2O和CO2，具有綠色環(huán)保無(wú)污染等特點(diǎn)，因此成為研究人員研究的熱點(diǎn)[1]。C3N4作為一種新型的光催化材料具有制備工藝簡(jiǎn)單，成本低等特點(diǎn)，因此其應(yīng)用廣泛[2]。但是單一的C3N4具有比表面積小，對(duì)光的吸收強(qiáng)度弱等缺點(diǎn)，因此研究人員通過(guò)貴金屬沉淀[3]、金屬離子摻雜[4]、非金屬離子摻雜[5]和與其他半導(dǎo)體形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)[6]等方式對(duì)C3N4進(jìn)行改性研究，從而提高光催化活性。本文主要將SmVO4和C3N4進(jìn)行復(fù)合，并以RHB作為目標(biāo)污染物探究了催化劑的光催化活性。

一、實(shí)驗(yàn)部分

(一)實(shí)驗(yàn)過(guò)程

C3N4：將5g的尿素放置氧化鋁坩堝中。在500℃下焙燒3h后通過(guò)研磨得到淡黃的的C3N4粉末。

SmVO4：首先，將等摩爾質(zhì)量的氫氧化鈉與偏釩酸銨加入到20mL的去離子水當(dāng)中，形成溶液A，將一定量的硝酸釤溶液加入其中，形成溶液B。將B均勻的添加到A當(dāng)中，混合攪拌30min。最后將混合液加入到100mL的反應(yīng)釜當(dāng)中，在200℃下反應(yīng)24h。自然冷卻至室溫后用無(wú)水乙醇和去離子水分別洗滌三次，然后放入真空干燥箱中80℃下干燥12h。得到的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)研磨得到白色的SmVO4粉末。

SmVO4/C3N4：將已經(jīng)制備完成的SmVO4和C3N4以不同的比例混合研磨，然后加入到20mL的無(wú)水乙醇當(dāng)中，超聲分散1h后，放入真空干燥箱，通過(guò)研磨得到不同質(zhì)量比的SmVO4/C3N4粉末。

二、結(jié)果與討論

(一)XRD分析

圖1 g-C3N4，SmVO4和復(fù)合材料SmVO4/g-C3N4的XRD譜圖

圖1為樣品的XRD譜圖。對(duì)于g-C3N4，2θ為27.4°和13.1°處的衍射峰可對(duì)應(yīng)g-C3N4的(002)和(100)晶面，這與之前g-C3N4的報(bào)道一致。對(duì)于SmVO4，我們所制備的SmVO4為正方晶型，并且與(JCPDS NO.17-0876)一致。對(duì)于復(fù)合材料SmVO4/g-C3N4的XRD譜圖，出現(xiàn)了兩相共存的現(xiàn)象，這也表明了復(fù)合催化劑制備的成功。并且在所有催化劑的XRD譜圖中并沒(méi)有雜峰出現(xiàn)，表明樣品的純凈度高。

(二)FT-IR分析

圖2 g-C3N4，SmVO4和復(fù)合材料SmVO4/g-C3N4的FT-IR譜圖

對(duì)于純g-C3N4，它的典型特征峰出現(xiàn)在808,1245,1322,1574,1633和3294cm-1處。808-1cm處的吸收峰歸屬于三嗪環(huán)的特征振動(dòng)峰,1245和1574 cm-1處的特征峰歸屬于碳氮雜環(huán)中C-N的伸縮振動(dòng)。1322 cm-1和1633 cm-1處的振動(dòng)峰分別歸屬于C-N和C=N的伸縮振動(dòng)模式。3294cm-1處的寬峰則歸屬于NH2或者N-H的伸縮振動(dòng)峰。對(duì)于純SmVO4，特征峰出現(xiàn)在451cm-1和861cm-1處。復(fù)合催化劑中同時(shí)出現(xiàn)了兩者的特征峰，這也說(shuō)明復(fù)合催化劑制備成功。

三、催化活性

圖3 g-C3N4，SmVO4和復(fù)合材料SmVO4/g-C3N4的活性測(cè)試

從圖中可以看出RHB本身并沒(méi)有任何的降解效果。添加催化劑后，催化效果顯著，并且SmVO4/g-C3N4-30%的催化效果最佳，達(dá)到了93%，這主要是由于兩者的結(jié)合使得光生電子空穴的復(fù)合幾率在不斷地減小所造成的，當(dāng)SmVO4的負(fù)載超過(guò)30%是催化活性反而降低，這主要是因?yàn)樨?fù)載過(guò)多就阻礙了光生載流子的躍遷，導(dǎo)致催化活性降低。