化学学报 ›› 2023, Vol. 81 ›› Issue (7): 725-734.DOI: 10.6023/A23030090 上一篇 下一篇
研究论文
刘嘉文a,b,c, 林玮璜a,b,c, 王惟嘉c,d, 郭学益a,b,c,*(), 杨英a,b,c,*()
投稿日期:
2023-03-27
发布日期:
2023-05-23
基金资助:
Jiawen Liua,b,c, Weihuang Lina,b,c, Weijia Wangc,d, Xueyi Guoa,b,c(), Ying Yanga,b,c()
Received:
2023-03-27
Published:
2023-05-23
Contact:
*E-mail: Supported by:
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为提高光催化降解有害染料的活性, 采用热注入-阳离子交换法合成了Cu1.94S-SnS单颗粒纳米异质结构材料. 探究在不同温度下(80, 120和160 ℃), Sn2+作为客体离子进行阳离子部分交换所得产物的差异. 通过高分辨率透射电子显微镜(HRTRM)图像、高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)图像、扫描透射电子显微镜能量色散光谱(STEM-EDS)、X射线衍射和X射线光电子能谱仪等分析手段对样品进行表征. 紫外-可见-近红外吸收光谱表明, 合成的Cu1.94S-SnS纳米异质结构在可见光范围内具有更高的光吸收度. 通过光催化降解亚甲基蓝和四环素, 对产物的光催化性能进行表征, 发现异质结结构有效提高了单一硫化物的光催化活性, 亚甲基蓝(MB)的光降解率从56%(母体材料Cu1.94S)提高到98% (Cu1.94S-SnS纳米异质结), 四环素(TC)的光降解速率也提高了约5倍, 合成的异质结结构具有更高的光催化活性.
刘嘉文, 林玮璜, 王惟嘉, 郭学益, 杨英. Cu1.94S-SnS纳米异质结的合成及其光催化降解研究[J]. 化学学报, 2023, 81(7): 725-734.
Jiawen Liu, Weihuang Lin, Weijia Wang, Xueyi Guo, Ying Yang. Synthesis and Photocatalytic Degradation of Cu1.94S-SnS Nano-heterojunction[J]. Acta Chimica Sinica, 2023, 81(7): 725-734.
材料 | 光源 | 辐照时间/min | 降解效率/% | 参考文献 | |
---|---|---|---|---|---|
Cu1.94S-SnS | 300 W氙灯(AM 1.5G) | 60 | 98 | 当前工作 | |
Cu掺杂ZnO/SnS | 150 W氙灯(AM 1.5G) | 120 | 97.2 | [ | |
ZTPG | 紫外光(60 W, 365 nm) | 90 | 98.1 | [ | |
Cu2-xS-DE复合物 | 500 W氙灯 | 40 | 99.1 | [ | |
Cu@CuS | 300 W氙灯 | 200 | 90.6 | [ | |
UiO-66/g-C3N4 | 350 W氙灯 | 240 | 100 | [ |
材料 | 光源 | 辐照时间/min | 降解效率/% | 参考文献 | |
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Cu1.94S-SnS | 300 W氙灯(AM 1.5G) | 60 | 98 | 当前工作 | |
Cu掺杂ZnO/SnS | 150 W氙灯(AM 1.5G) | 120 | 97.2 | [ | |
ZTPG | 紫外光(60 W, 365 nm) | 90 | 98.1 | [ | |
Cu2-xS-DE复合物 | 500 W氙灯 | 40 | 99.1 | [ | |
Cu@CuS | 300 W氙灯 | 200 | 90.6 | [ | |
UiO-66/g-C3N4 | 350 W氙灯 | 240 | 100 | [ |
[1] |
Li X. Y.; Pi Y. H.; Wu L. Q.; Xia Q. B.; Wu J. L.; Li Z.; Xiao J. Appl. Catal., B 2017, 202, 653.
doi: 10.1016/j.apcatb.2016.09.073 |
[2] |
He X. H.; Kai T. H.; Ding P. Environ. Chem. Lett. 2021, 19, 4563.
doi: 10.1007/s10311-021-01295-8 |
[3] |
Zhao S. G.; Chen F. Y.; Song Y. H.; Hua J.; Wu R.; Yang J. T.; Tang Y. B. J. Environ. Chem. Eng. 2023, 11,109262.
|
[4] |
Chava R. K.; Do J. Y.; Kang M. J. Mater. Chem. A 2019, 7, 13614.
doi: 10.1039/C9TA03059J |
[5] |
Kadam S. R.; Ghosh S.; Bar-Ziv R.; Bar-Sadan M. Chem.-Eur. J. 2020, 26, 6679.
doi: 10.1002/chem.v26.29 |
[6] |
Yao K. L.; Li J.; Shan S. Y.; Jia Q. M. Catal. Commun. 2017, 101, 51.
doi: 10.1016/j.catcom.2017.07.019 |
[7] |
Li Q. Y.; Wang F.; Sun L. Q.; Jiang Z.; Ye T. T.; Chen M.; Bai Q.; Wang C.; Han X. G. Nano-Micro Lett. 2017, 9, 3.
doi: 10.1007/s40820-016-0106-4 |
[8] |
Alikarami S.; Soltanizade A.; Rashchi F. J. Phys. Chem. Solids 2022, 171, 110993.
doi: 10.1016/j.jpcs.2022.110993 |
[9] |
Sun L. Q.; Zhao Z. C.; Li S.; Su Y. P.; Huang L.; Shao N. N.; Liu F.; Bu Y. B.; Zhang H. J.; Zhang Z. T. ACS Appl. Nano Mater. 2019, 2, 2144.
doi: 10.1021/acsanm.9b00122 |
[10] |
Yang H. Mater. Res. Bull. 2021, 142, 111406.
doi: 10.1016/j.materresbull.2021.111406 |
[11] |
Cho G.; Park Y.; Hong Y. K.; Ha D. H. Nano Convergence 2019, 6, 17.
doi: 10.1186/s40580-019-0187-0 |
[12] |
Li H. B.; Zanella M.; Genovese A.; Povia M.; Falqui A.; Giannini C.; Manna L. Nano Lett. 2011, 11, 4964.
doi: 10.1021/nl202927a |
[13] |
Jain P. K.; Amirav L.; Aloni S.; Alivisatos A. P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9997.
doi: 10.1021/ja104126u |
[14] |
Chen L. H.; Kong Z. Z.; Tao H. C.; Hu H. F.; Gao J.; Li G. H. Nanoscale 2022, 14, 3907.
doi: 10.1039/D1NR08077F |
[15] |
Biacchi A. J.; Vaughn D. D.; Schaak R. E. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 11634.
doi: 10.1021/ja405203e |
[16] |
Fathy M.; Elyamny S.; Bishara A. A.; Roston G. D.; Kashyout A. B. J. Mater. Sci.-Mater. El. 2020, 31, 18120.
doi: 10.1007/s10854-020-04362-y |
[17] |
Reddy N. K.; Devika M.; Gopal E. S. R. Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2015, 40, 359.
doi: 10.1080/10408436.2015.1053601 |
[18] |
Yao K. L.; Liu Y.; Yang H.; Yuan J. Y.; Shan S. Y. Colloids Surf., A 2020, 603, 125240.
doi: 10.1016/j.colsurfa.2020.125240 |
[19] |
Liu Y.; Liu M. X.; Yin D. Q.; Qiao L.; Fu Z.; Swihart M. T. ACS Nano 2018, 12, 7803.
doi: 10.1021/acsnano.8b01871 |
[20] |
Rivest J. B.; Jain P. K. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 89.
doi: 10.1039/C2CS35241A |
[21] |
De Trizio L.; Li H. B.; Casu A.; Genovese A.; Sathya A.; Messina G. C.; Manna L. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 16277.
doi: 10.1021/ja508161c |
[22] |
Volokh M.; Mokari T. Nanoscale Adv. 2020, 2, 930.
doi: 10.1039/C9NA00729F |
[23] |
Li Z. Z.; Saruyama M.; Asaka T.; Tatetsu Y.; Teranishi T. Science 2021, 373, 332.
doi: 10.1126/science.abh2741 |
[24] |
Lesnyak V.; Brescia R.; Messina G. C.; Manna L. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 9315.
doi: 10.1021/jacs.5b03868 |
[25] |
Chen Y. G.; Zhao S.; Wang X.; Peng Q.; Lin R.; Wang Y.; Shen R. A.; Cao X.; Zhang L. B.; Zhou G.; Li J.; Xia A. D.; Li Y. D. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 4286.
doi: 10.1021/jacs.5b12666 |
[26] |
Guo X. Y.; Liu S.; Wang W. J.; Li C. Y.; Yang Y.; Tian Q. H.; Liu Y. Nanoscale Adv. 2021, 3, 3481.
doi: 10.1039/D1NA00037C |
[27] |
Chen D.; Shen G. Z.; Tang K. B.; Lei S. J.; Zheng H. G.; Qian Y. T. J. Cryst. Growth 2004, 260, 469.
doi: 10.1016/j.jcrysgro.2003.09.009 |
[28] |
Shown I.; Samireddi S.; Chang Y. C.; Putikam R.; Chang P. H.; Sabbah A.; Fu F. Y.; Chen W. F.; Wu C. I.; Yu T. Y.; Chung P. W.; Lin M. C.; Chen L. C.; Chen K. H. Nat. Commun. 2018, 9, 169.
doi: 10.1038/s41467-017-02547-4 |
[29] |
Feng C. H.; Meng X. P.; Song X. L.; Feng X. T.; Zhao Y.; Liu G. RSC Adv. 2016, 6, 110266.
doi: 10.1039/C6RA20306J |
[30] |
Lei W. S.; Wang F. Z.; Lu B.; Ye Z. Z.; Pan X. H. New J. Chem. 2022, 46, 17791.
doi: 10.1039/D2NJ03520K |
[31] |
Liu S.; Guo X. Y.; Wang W. J.; Yang Y.; Zhu C. T.; Li C. Y.; Lin W. H.; Tian Q. H.; Liu Y. Appl. Catal., B 2022, 303, 120909.
doi: 10.1016/j.apcatb.2021.120909 |
[32] |
Zhu D. X.; Tang A. W.; Peng L.; Liu Z. Y.; Yang C. H.; Teng F. J. Mater. Chem. C 2016, 4, 4880.
doi: 10.1039/C6TC00980H |
[33] |
Chen L. H.; Hu H. F.; Chen Y. Z.; Li Y.; Gao J.; Li G. H. Chem-Eur. J. 2021, 27, 1057.
doi: 10.1002/chem.v27.3 |
[34] |
Landi S.; Segundo I. R.; Freitas E.; Vasilevskiy M.; Carneiro J.; Tavares C. J. Solid State Commun. 2022, 341, 114573.
doi: 10.1016/j.ssc.2021.114573 |
[35] |
Ma Z.-Y.; Ye L.; Wu Y.-H.; Zhao T. Acta Chim. Sinica 2021, 79, 1173. (in Chinese)
doi: 10.6023/A21050242 |
(马智烨, 叶丽, 吴雨桓, 赵彤, 化学学报, 2021, 79, 1173.)
|
|
[36] |
Tanveer M.; Cao C. B.; Aslam I.; Ali Z.; Idrees F.; Tahir M.; Khan W. S.; Butt F. K.; Mahmood A. Rsc. Adv. 2014, 4, 63447.
doi: 10.1039/C4RA04940C |
[37] |
Ye L. Q.; Liu J. Y.; Gong C. Q.; Tian L. H.; Peng T. Y.; Zan L. ACS Catal. 2012, 2, 1677.
doi: 10.1021/cs300213m |
[38] |
Ralph G. P. Inorg. Chem. 1988, 27, 734.
doi: 10.1021/ic00277a030 |
[39] |
Zhang X. Y.; Zhou J. F.; Yang D. P.; Chen S. Y.; Huang J. L.; Li Z. B. Catal. Today 2019, 335, 228.
doi: 10.1016/j.cattod.2018.11.047 |
[40] |
Hosseinpour Z.; Hosseinpour S.; Maaza M.; Scarpellini A. RSC Adv. 2016, 6, 42581.
doi: 10.1039/C6RA03647C |
[41] |
Ilanchezhiyan P.; Kumar G. M.; Siva C.; Venkatasubbu G. D.; Kang T. W.; Kim D. Y. Appl. Surf. Sci. 2019, 489, 943.
doi: 10.1016/j.apsusc.2019.06.016 |
[42] |
Kumar S.; Kaushik R. D.; Purohit L. P. J. Mol. Liq. 2021, 327, 114814.
doi: 10.1016/j.molliq.2020.114814 |
[43] |
Yang L. Y.; Dong S. Y.; Sun J. H.; Feng J. L.; Wu Q. H.; Sun S. P. J. Hazard. Mater. 2010, 179, 438.
doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.03.023 |
[44] |
Shao Z.-Q.; Bi H.-C.; Xie X.; Wan N.; Sun L.-T. Acta Phys. Sin. 2018, 67, 16. (in Chinese)
|
(邵梓桥, 毕恒昌, 谢骁, 万能, 孙立涛, 物理学报, 2018, 67, 16.)
|
|
[45] |
Kumar G.; Kumar J.; Bag M.; Dutta R. K. Sep. Purif. Technol. 2022, 292, 121040.
doi: 10.1016/j.seppur.2022.121040 |
[46] |
Dharmana G.; Gurugubelli T. R.; Masabattula P. S. R.; Babu B.; Yoo K. Catalysts 2022, 12, 3.
doi: 10.3390/catal12010003 |
[47] |
Zhang Y.; Zhou J. B.; Feng Q. Q.; Chen X.; Hu Z. S. Chemosphere 2018, 212, 523.
doi: 10.1016/j.chemosphere.2018.08.117 |
[1] | 陈健强, 朱钢国, 吴劼. 镍催化氮杂环丙烷的开环偶联反应研究[J]. 化学学报, 2024, 82(2): 190-212. |
[2] | 刘洋, 高丰琴, 马占营, 张引莉, 李午戊, 侯磊, 张小娟, 王尧宇. 一例钴基金属有机框架化合物活化过氧单硫酸盐高效降解水中亚甲基蓝研究[J]. 化学学报, 2024, 82(2): 152-159. |
[3] | 吴宇晗, 张栋栋, 尹宏宇, 陈正男, 赵文, 匙玉华. “双碳”目标下Janus In2S2X光催化还原CO2的密度泛函理论研究[J]. 化学学报, 2023, 81(9): 1148-1156. |
[4] | 何明慧, 叶子秋, 林桂庆, 尹晟, 黄心翊, 周旭, 尹颖, 桂波, 汪成. 卟啉基共价有机框架的光催化研究进展★[J]. 化学学报, 2023, 81(7): 784-792. |
[5] | 刘坜, 郑刚, 范国强, 杜洪光, 谭嘉靖. 4-酰基/氨基羰基/烷氧羰基取代汉斯酯参与的有机反应研究进展[J]. 化学学报, 2023, 81(6): 657-668. |
[6] | 李飞, 丁汇丽, 李超忠. 基于氟仿衍生的三氟甲基硼络合物参与的烯烃氢三氟甲基化反应[J]. 化学学报, 2023, 81(6): 577-581. |
[7] | 徐袁利, 潘辉, 杨义, 左智伟. 连续流条件下蒽-铈协同催化的苄位碳氢键选择性氧化反应★[J]. 化学学报, 2023, 81(5): 435-440. |
[8] | 齐学平, 王飞, 张健. 后合成法构筑钛基金属有机框架及其应用[J]. 化学学报, 2023, 81(5): 548-558. |
[9] | 陈健强, 朱钢国, 吴劼. 草酸酯类化合物在自由基脱羟基化反应中的研究进展[J]. 化学学报, 2023, 81(11): 1609-1623. |
[10] | 杨春晖, 陈景超, 李新汉, 孟丽, 王凯民, 孙蔚青, 樊保敏. 可见光催化的硅烷二氟烯丙基化反应[J]. 化学学报, 2023, 81(1): 1-5. |
[11] | 解众舒, 薛中鑫, 许子文, 李倩, 王洪宇, 李维实. 石墨相氮化碳的共轭交联修饰及其对可见光催化产氢性能的影响[J]. 化学学报, 2022, 80(9): 1231-1237. |
[12] | 祁育, 章福祥. 太阳能光催化分解水制氢※[J]. 化学学报, 2022, 80(6): 827-838. |
[13] | 舒恒, 包义德日根, 那永. CdS基纳米管光催化氧化5-羟甲基糠醛选择性生成2,5-呋喃二甲醛[J]. 化学学报, 2022, 80(5): 607-613. |
[14] | 龚雪, 马新国, 万锋达, 段汪洋, 杨小玲, 朱进容. 二维单层MoSi2X4 (X=N, P, As)的电子结构及光学性质研究[J]. 化学学报, 2022, 80(4): 510-516. |
[15] | 安攀, 张庆慧, 杨状, 武佳星, 张佳颖, 王雅君, 李宇明, 姜桂元. 双碳目标下太阳能制氢技术的研究进展[J]. 化学学报, 2022, 80(12): 1629-1642. |
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