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        g-C3N4/WO3復(fù)合型光催化劑的制備工藝及性能研究

        2019-12-27 04:16:03章奇李忠文于治水
        藝術(shù)科技 2019年20期
        關(guān)鍵詞:表征光催化

        章奇?李忠文?于治水

        摘 要:機(jī)械研磨法制備g-C3N4,利用液相化學(xué)法的水熱結(jié)晶法制備出g-C3N4/WO3復(fù)合型光催化劑,通過X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線能譜儀(EDS)、X射線光電子能譜分析(XPS)等手段,對(duì)g-C3N4/WO3復(fù)合型光催化劑的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。同時(shí)采用可見光催化分解次甲基藍(lán)對(duì)其催化性能進(jìn)行測(cè)試分析,得出復(fù)合型光催化材料的催化性能較高且較為穩(wěn)定的原因在于,復(fù)合材料可有效地抑制光生電子空穴的結(jié)合,提供更多的反應(yīng)機(jī)會(huì)。

        關(guān)鍵詞:光催化;g-C3N4/WO3復(fù)合型光催化劑;表征;催化性能

        當(dāng)今世界,為了解決全球能源問題,大力發(fā)展太陽能[1,2]已成為必要途徑之一。氫能[3,4]作為21世紀(jì)最有潛力的清潔能源,以其燃燒熱值高、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn)而受到關(guān)注。

        光催化技術(shù)[5,6]可以將太陽能轉(zhuǎn)化為可存儲(chǔ)氫能,實(shí)現(xiàn)光解水制氫等。通過第一性原理[7]的方法對(duì)光催化劑C3N4重新進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)C3N4具有5種結(jié)構(gòu)。其中,g-C3N4擁有與石墨稀相似的層狀結(jié)構(gòu),[8]其帶寬度約為2.7eV,能吸收波長(zhǎng)小于470nm的紫外可見光,表現(xiàn)出良好的光催化性能。

        WO3屬于一種n型半導(dǎo)體過渡金屬氧化物,[9]是易于實(shí)現(xiàn)量子尺寸效應(yīng)的半導(dǎo)體氧化物之一。作為良好光學(xué)特性的半導(dǎo)體材料,[10]其吸收波段集中于紫外光和紅外光區(qū)域,且?guī)陡?,促進(jìn)了其對(duì)可見光的吸收,表現(xiàn)出較高的光催化活性。[11]

        1 g-C3N4/WO3光催化劑的制備

        將尿素(10g)與硫脲(3g)機(jī)械研磨半小時(shí)以上至呈現(xiàn)粉末狀,置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中550℃煅燒2個(gè)小時(shí),待自然冷卻研磨成粉末得到g-C3N4黃色成品。稱重1g的鎢酸鈉·二水、0.2g的氯化鈉以及0.0703g(10%鎢酸鈉·二水)的g-C3N4置于30ml的去離子水中,放在磁力攪拌器攪拌1個(gè)小時(shí),再加入濃鹽酸調(diào)節(jié)PH=2,攪拌3個(gè)小時(shí),裝反應(yīng)釜置于電熱鼓風(fēng)干燥箱180℃煅燒24個(gè)小時(shí)。待自然冷卻利用臺(tái)式高速離心機(jī)進(jìn)行離心,置于真空干燥箱中獲得g-C3N4/WO3復(fù)合型光催化材料。

        將30毫升20mg/L的次甲基藍(lán)溶液和30mg催化劑裝入反應(yīng)器中,對(duì)此進(jìn)行光催化實(shí)驗(yàn)操作,再將此反應(yīng)器放在250W波長(zhǎng)為365nm的汞燈的照射下,次甲基藍(lán)的濃度也隨著吸光度的變化而相應(yīng)地降低。

        2 g-C3N4/WO3表征及光催化性能研究

        2.1 g-C3N4/WO3的X射線衍射(XRD)分析

        如圖1所示,g-C3N4/WO3復(fù)合型光催化劑的X射線衍射譜的圖像。從它們的X射線衍射譜的光譜可以觀察到,不同的物質(zhì),它們的峰值分布都是不一樣。在JCPDS(NO.75-2187)報(bào)告的衍射角=14.00°,23.20°,28.00°,28.20°,33.80°,36.80°,47.00°,49.80°,52.00°,55.60°,57.60°,58.20°,63.40°與過渡金屬氧化物WO3的晶面(100)(001)(101)(200)(111)(201)(002)(201)(220)(310)(204)(400)(401)分別相對(duì)應(yīng),在正常情況下與標(biāo)準(zhǔn)值非常匹配。在36.80°處的寬峰是歸因于g-C3N4的特征峰,從X射線衍射圖譜中可知,g-C3N4/WO3混合物是由于兩者復(fù)合,用謝樂公式可以計(jì)算出平均晶體大小:式中d為粒子的平均尺寸,K=0.9,為半寬度對(duì)應(yīng)的弧度,λ是X射線輻射的波長(zhǎng)(0.154nm),是晶面所對(duì)應(yīng)的角度(衍射角)。復(fù)合物中氧化鎢納米顆粒的平均尺寸是20.9nm。

        2.2 g-C3N4/WO3的SEM

        為研究純WO3光催化劑與g-C3N4/WO3復(fù)合型光催化劑之間的性能差異,本試驗(yàn)對(duì)兩者進(jìn)行了SEM。圖2為WO3及g-C3N4/WO3的SEM照片。通過兩張SEM圖像可以看出前者粒子為棒狀與塊狀相接,后者則為近似球形的表面。通過兩張圖像可知,形貌上存在很大的差異,相比WO3整體形態(tài),g-C3N4/WO3形貌更為規(guī)整,且排列較為疏松,更容易研究。

        2.3 g-C3N4/WO3的紫外可見漫反射光譜(UV- Vis-DRS)圖譜分析

        為研究催化劑的光吸收性能,故對(duì)催化劑進(jìn)行了UV表征。圖3為WO3與g-C3N4/WO3的UV- Vis-DRS譜,通過對(duì)比兩圖,我們可以得出兩者對(duì)可見光的吸收強(qiáng)弱。由圖可知,單純的WO3可見光吸收能力并不強(qiáng),其吸收邊在420nm左右,這主要還是由于WO3獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所致。但當(dāng)向其中添加了g-C3N4以后,它會(huì)隨著g-C3N4的比例增加而使得吸收邊逐漸出現(xiàn)紅移,繼而令g-C3N4/WO3異質(zhì)結(jié)的可見光吸收能力增強(qiáng)。

        2.4 WO3及g-C3N4/WO3對(duì)次甲基藍(lán)降解反應(yīng)

        在波長(zhǎng)為365nm的紫外線輻照源照射下,我們研究在水溶液中光催化降解次甲藍(lán),以下圖顯示了WO3以及g-C3N4/WO3對(duì)次甲基藍(lán)的光降解過程。當(dāng)使用g-C3N4/WO3作為催化劑時(shí),在紫外線下照射40分鐘可以觀察到次甲基藍(lán)的顏色變化從深藍(lán)色到無色的一個(gè)完整的變化過程。在相同的反應(yīng)時(shí)間及相同的紫外線照射下,如果使用WO3作為光催化劑,次甲基藍(lán)溶液的降解程度只能達(dá)到80%,而且降解產(chǎn)物與未反應(yīng)的次甲基藍(lán)和g-C3N4/WO3的催化實(shí)驗(yàn)中獲得的降解產(chǎn)物是一致的。

        由以上圖表可知,WO3降解曲線中催化時(shí)間較長(zhǎng),在40分鐘時(shí)為0.455,而在g-C3N4降解曲線中催化效率明顯高于前者,且在40分鐘時(shí)為0.137,前者發(fā)生催化反應(yīng)較為平緩,不利于催化反應(yīng)的高效進(jìn)行。在一定時(shí)間之前(約10min)次甲基藍(lán)的去除率隨光照時(shí)間的增加而增大,過了這個(gè)時(shí)間后,隨著時(shí)間的增加,光催化降解污染物的去除率增加比較緩慢。

        3 結(jié)語

        第一,從以上的實(shí)驗(yàn)探究可知,g-C3N4/WO3很容易制備,只需通過簡(jiǎn)單的機(jī)械研磨法以及水熱法即可得到。

        第二,通過使用XRD、SEM、EDS和UV對(duì)它的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行表征探究后,發(fā)現(xiàn)g-C3N4/WO3混合物顯示出了優(yōu)異的光催化制氫性能,無論是穩(wěn)定性還是催化效率,其都比任何一種單純的g-C3N4和WO3優(yōu)秀。

        第三,通過對(duì)樣品的光催化性能的研究,在365nm紫外光照射下,其顯示出最佳的光催化活性,且在多次的循環(huán)使用后還能夠表現(xiàn)出很高的穩(wěn)定性。歸因于其較大的表面積,以及接觸界面的效應(yīng),從而一定程度上阻止了空穴—電子對(duì)的復(fù)合概率,繼而使得光催化反應(yīng)得極大限度的機(jī)會(huì)。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 桂明生,王鵬飛,袁東,楊易坤. Bi2WO6/g-C3N4復(fù)合型催化劑的制備及其可見光光催化性能[J].無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào),2013,29(10):2057-2064.

        [2] 呂斐. Cu2O\WO3復(fù)合光催化劑的制備及其光催化性能的研究[D].西安科技大學(xué),2014.

        [3] 蔡奇風(fēng). g-C3N4/BiOBr復(fù)合光催化材料制備及性能研究[D].浙江大學(xué),2015.

        [4] 唐先念. g-C3N4和CdS的合成及催化性能的改進(jìn)[D].吉林大學(xué),2014.

        [5] S Chen,Y Hu,S Meng,X Fu. Study on the separation mechanisms of photogenerated electrons and holes for composite photocatalysts g-C3N4- WO3[J]. Applied Cataly- sis B Environmental,2014(9):564-573.

        [6] Zhou YJ, Zhang LX, Huang WM, Kong QK, Fan X, Wang Q, Shi JL . N-doped graphitic carbon-incorporated g-C3N4 for remarkably enhanced photo-catalytic H2 evolution under visible light[J]. Carbon,2016,99:111-117.

        [7] Y Zang,L Li,Y Zuo,H Lin,G Li . Facile synthesis of composite g-C3N4/WO3:a nontoxic photocatalyst with excellent catalytic activity under visible light[J]. Rsc Adv- ances,2013,3(33):13646-13650.

        [8] 張玉才.納米三氧化鎢的制備及其應(yīng)用研究[D].新疆喀什大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,2015.

        [9] M Yang,S Hu,F(xiàn) Li,Z Fan,F(xiàn) Wang . The influence of preparation method on the photocatalytic performance of g-C3N4/WO3 composite photocatalyst[J]. Ceramics Intern- ational,2014,40(8):11963-11969.

        [10] 傅遍紅,李增霞,郭淑慧,傅敏,劉思齊. g-C3N4/TiO2對(duì)亞甲基藍(lán)光催化性能研究[J].功能材料,2015(14):74-79+85.

        [11] 高紅,王學(xué)同.三氧化鎢光催化體系降解亞甲基藍(lán)及反應(yīng)級(jí)數(shù)的探討[J].化工技術(shù)與開發(fā),2014

        (8).

        作者簡(jiǎn)介:章奇(1992—),男,安徽宣城人,碩士研究生,研究方向:材料學(xué)。

        通訊作者:李忠文(1973—),男,講師,研究方向:金屬材料相變強(qiáng)化。

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