电纺法构筑高光催化活性的Z型TiO2/g-C3N4/RGO三元异质结（英文）

论文摘要

太阳能光催化技术广泛应用于处理环境污水中.Z型光催化剂体系具有较强的氧化还原能力,降低半导体的带隙,且使导带更负,价带更正,有效拓宽光生电子-空穴空间距离,抑制其复合,大大提高了光催化剂的催化性能,因此,构筑直接的Z型光催化体系已成为光催化领域的研究热点之一.TiO2具有较好的光催化性能和良好的化学稳定性,但其禁带较宽,只能被太阳光中约占4%的紫外光激发,对太阳光中约占50%的可见光不响应,且光生电子-空穴易复合.g-C3N4是非金属光催化剂,具有较好的光催化活性,可见光吸收非常强,但比表面积较小,光生电子-空穴易复合.还原氧化石墨烯（RGO）具有大的比表面积和优异的传输载流子能力,可显著提高光催化剂的比表面积,同时降低电子空穴复合效率,从而在一定程度上改善光催化剂性能.大量研究证实, TiO2/g-C3N4/RGO三元异质结的光催化性能明显优于单组份TiO2, g-C3N4和二元TiO2/g-C3N4光催化剂,但现有制备工艺复杂且耗时,因此,简易地构筑具有高光催化性能的Z型TiO2/g-C3N4/RGO三元异质结仍具有挑战性.本文采用简易的直接电纺法构筑了高光催化活性的Z型TiO2/g-C3N4/RGO三元异质结光催化剂,通过调节尿素的用量成功制备了一系列不同形貌的TiO2/g-C3N4/RGO三元异质结.并采用X-射线衍射、红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见漫反射吸收光谱、氮气吸附-脱附测试、光电化学测试和荧光光谱等技术对所制备样品的晶型、组成、形貌、光捕获能力、载流子分离能力、比表面积、光电流、阻抗、光降解性能以及羟基自由基的生成进行系统性测试.以罗丹明B为目标探针分子,考察了模拟太阳光下所制备的光催化剂的光催化活性,结果表明,尿素添加量为0.6g时,电纺构筑的TiO2/g-C3N4/RGO三元异质结在60min具有99.1%的光催化降解效率,显著优于纯TiO2, g-C3N4,二元TiO2/g-C3N4以及制备的其它TiO2/g-C3N4/RGO三元异质结光催化剂.基于光电化学测试、活性物种淬灭实验和荧光光谱分析测试羟基自由基等分析结果,提出了一个合理的Z型增强光催化活性机理.

论文目录

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 胡黎明,闫俊涛,王春蕾,柴波,李建芬

关键词: 电纺,二氧化钛,氮化碳,还原氧化石墨烯,三元异质结,光催化

来源: 催化学报 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 化学

单位: 武汉轻工大学化学与环境工程学院

基金: supported by the Scientific Research Project from Hubei Provincial Department of Education(Q20181808),the Research and Innovation Initiatives of Wuhan Polytechnic University(2018J04,2018Y07)~~

分类号: O643.36;O644.1

页码: 458-469

总页数: 12

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