高效光催化活性g-C 3 N 4 /Zn x Cd 1-x S復(fù)合材料的性能分析
發(fā)布時(shí)間：2021-08-18 18:02
采用原位生長技術(shù),利用共沉淀-水熱法制備g-C3N4/ZnxCd1-xS光催化劑。通過XRD、SEM、TEM、EDS、UV-Vis DRS等手段對光催化劑的結(jié)構(gòu)組成和光化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行測試和表征。通過亞甲基藍(lán)（MB）在可見光照射下的降解評價(jià)g-C3N4/ZnxCd1-xS的光催化活性;并通過捕獲劑測試研究光催化降解機(jī)制。結(jié)果表明:g-C3N4與ZnxCd1-xS形成了結(jié)晶良好的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),g-C3N4的加入增大了復(fù)合材料的光吸收范圍,且隨著x值的增大,材料光吸收范圍逐漸減小。其中g(shù)-C3N4/Zn0.5Cd0.5S光催化性能最佳,可見光照射210 min后,MB的降解率達(dá)到了99%。且經(jīng)過4次重復(fù)性試...
【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,25(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
樣品的SEM和TEM圖
圖2為不同樣品的SEM和TEM圖。由圖2(a)可見,Zn0.5Cd0.5S由多個(gè)塊狀和片狀碎片組成,單個(gè)小塊直徑在1～2 μm之間。圖2(b)顯示g-C3N4為不規(guī)則的塊狀形狀,但是表面較光滑,沒有出現(xiàn)破碎的顆粒,類似于石墨的光滑層狀結(jié)構(gòu)。圖2(c)顯示CN/Zn0.5Cd0.5S也為不規(guī)則的塊狀形狀,尺寸2-3 μm左右,表面有零碎的光滑的片狀結(jié)構(gòu),這些可能為Zn0.5Cd0.5S。圖2(d)和圖2(e)為CN/Zn0.5Cd0.5S的TEM和HRTEM圖,CN/Zn0.5Cd0.5S具有明顯的核殼結(jié)構(gòu),Zn0.5Cd0.5S包裹在g-C3N4的表面。核的直徑在50 nm之間,殼的厚度約為21 nm,兩者緊密接觸,形成了異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),光生載流子可以快速的轉(zhuǎn)移。HRTEM顯示Zn0.5Cd0.5S分布在表面,晶格條紋為0.327 nm,對應(yīng)于Zn0.5Cd0.5S的(111)晶面,而g-C3N4的晶格條紋非常弱,不能在HRTEM圖片上顯示出來。圖2 樣品的SEM和TEM圖
圖1為CN/ZnxCd1-xS樣品的XRD圖。由圖可知,Zn0.5Cd0.5S有3個(gè)衍射峰,分別位于27.17°、 44.68°和53.15°,對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)立方閃鋅礦性結(jié)構(gòu)的CdS (PDF 42-1411) 的(111)、(220)和(311)三個(gè)晶面,且3個(gè)衍射峰相對于CdS的三個(gè)特征衍射峰,均向大角度發(fā)生移動。根據(jù)休謨-羅瑟里定則[15],由于Zn的離子半徑(0.74?)略小于Cd離子半徑(0.97?),離子半徑比小于15%,兩者電負(fù)性差異很小,且CdS與ZnS具有相同的晶體結(jié)構(gòu)—立方閃鋅礦型結(jié)構(gòu),Zn2+能夠進(jìn)入CdS的主體晶格中,造成晶格收縮,使衍射峰向大角度移動,形成ZnxCd1-xS固溶體[16]。而g-C3N4在13.05°和27.59°處有兩個(gè)特征衍射峰。其中27.59°處的衍射峰較強(qiáng),晶面指數(shù)標(biāo)記為(002),歸屬于芳香族化合物的層間堆疊,這是石墨結(jié)構(gòu)所特有的特征峰。而在13.05°處的衍射峰較弱,屬于melon類物質(zhì)的特征峰,晶面指數(shù)標(biāo)記為(100),它是由面內(nèi)重復(fù)單元的3-s-三嗪結(jié)構(gòu)形成的[17]。由于g-C3N4的(002)晶面的衍射峰與Zn0.5Cd0.5S的(111)晶面衍射峰重疊,故CN/ZnxCd1-xS衍射峰位置并沒有太大變化,這與相關(guān)報(bào)道一致[18-19] 。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]g-C3N4在可見光下協(xié)同PDS降解磺胺二甲嘧啶的機(jī)制研究[J]. 張錢新,陳平,王楓亮,曾泳欽,蘇躍涵,呂文英,姚琨,劉海津,劉國光. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2017(10)
[2]高效可見光響應(yīng)Zn0.11Sn0.12Cd0.84S1.12/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備及性能[J]. 張倩,胡紹爭,李法云,范志平,王瓊,王菲,李薇,劉道勝. 高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
本文編號：3350366
【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,25(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
樣品的SEM和TEM圖
圖2為不同樣品的SEM和TEM圖。由圖2(a)可見,Zn0.5Cd0.5S由多個(gè)塊狀和片狀碎片組成,單個(gè)小塊直徑在1～2 μm之間。圖2(b)顯示g-C3N4為不規(guī)則的塊狀形狀,但是表面較光滑,沒有出現(xiàn)破碎的顆粒,類似于石墨的光滑層狀結(jié)構(gòu)。圖2(c)顯示CN/Zn0.5Cd0.5S也為不規(guī)則的塊狀形狀,尺寸2-3 μm左右,表面有零碎的光滑的片狀結(jié)構(gòu),這些可能為Zn0.5Cd0.5S。圖2(d)和圖2(e)為CN/Zn0.5Cd0.5S的TEM和HRTEM圖,CN/Zn0.5Cd0.5S具有明顯的核殼結(jié)構(gòu),Zn0.5Cd0.5S包裹在g-C3N4的表面。核的直徑在50 nm之間,殼的厚度約為21 nm,兩者緊密接觸,形成了異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),光生載流子可以快速的轉(zhuǎn)移。HRTEM顯示Zn0.5Cd0.5S分布在表面,晶格條紋為0.327 nm,對應(yīng)于Zn0.5Cd0.5S的(111)晶面,而g-C3N4的晶格條紋非常弱,不能在HRTEM圖片上顯示出來。圖2 樣品的SEM和TEM圖
圖1為CN/ZnxCd1-xS樣品的XRD圖。由圖可知,Zn0.5Cd0.5S有3個(gè)衍射峰,分別位于27.17°、 44.68°和53.15°,對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)立方閃鋅礦性結(jié)構(gòu)的CdS (PDF 42-1411) 的(111)、(220)和(311)三個(gè)晶面,且3個(gè)衍射峰相對于CdS的三個(gè)特征衍射峰,均向大角度發(fā)生移動。根據(jù)休謨-羅瑟里定則[15],由于Zn的離子半徑(0.74?)略小于Cd離子半徑(0.97?),離子半徑比小于15%,兩者電負(fù)性差異很小,且CdS與ZnS具有相同的晶體結(jié)構(gòu)—立方閃鋅礦型結(jié)構(gòu),Zn2+能夠進(jìn)入CdS的主體晶格中,造成晶格收縮,使衍射峰向大角度移動,形成ZnxCd1-xS固溶體[16]。而g-C3N4在13.05°和27.59°處有兩個(gè)特征衍射峰。其中27.59°處的衍射峰較強(qiáng),晶面指數(shù)標(biāo)記為(002),歸屬于芳香族化合物的層間堆疊,這是石墨結(jié)構(gòu)所特有的特征峰。而在13.05°處的衍射峰較弱,屬于melon類物質(zhì)的特征峰,晶面指數(shù)標(biāo)記為(100),它是由面內(nèi)重復(fù)單元的3-s-三嗪結(jié)構(gòu)形成的[17]。由于g-C3N4的(002)晶面的衍射峰與Zn0.5Cd0.5S的(111)晶面衍射峰重疊,故CN/ZnxCd1-xS衍射峰位置并沒有太大變化,這與相關(guān)報(bào)道一致[18-19] 。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]g-C3N4在可見光下協(xié)同PDS降解磺胺二甲嘧啶的機(jī)制研究[J]. 張錢新,陳平,王楓亮,曾泳欽,蘇躍涵,呂文英,姚琨,劉海津,劉國光. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2017(10)
[2]高效可見光響應(yīng)Zn0.11Sn0.12Cd0.84S1.12/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備及性能[J]. 張倩,胡紹爭,李法云,范志平,王瓊,王菲,李薇,劉道勝. 高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
本文編號：3350366
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