高效光催化活性g-C 3 N 4 /Zn x Cd 1-x S复合材料的性能分析
发布时间：2021-08-18 18:02
采用原位生长技术,利用共沉淀-水热法制备g-C3N4/ZnxCd1-xS光催化剂。通过XRD、SEM、TEM、EDS、UV-Vis DRS等手段对光催化剂的结构组成和光化学性质进行测试和表征。通过亚甲基蓝（MB）在可见光照射下的降解评价g-C3N4/ZnxCd1-xS的光催化活性;并通过捕获剂测试研究光催化降解机制。结果表明:g-C3N4与ZnxCd1-xS形成了结晶良好的异质结结构,g-C3N4的加入增大了复合材料的光吸收范围,且随着x值的增大,材料光吸收范围逐渐减小。其中g-C3N4/Zn0.5Cd0.5S光催化性能最佳,可见光照射210 min后,MB的降解率达到了99%。且经过4次重复性试...
【文章来源】：哈尔滨理工大学学报. 2020,25(04)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
样品的SEM和TEM图
图2为不同样品的SEM和TEM图。由图2(a)可见,Zn0.5Cd0.5S由多个块状和片状碎片组成,单个小块直径在1～2 μm之间。图2(b)显示g-C3N4为不规则的块状形状,但是表面较光滑,没有出现破碎的颗粒,类似于石墨的光滑层状结构。图2(c)显示CN/Zn0.5Cd0.5S也为不规则的块状形状,尺寸2-3 μm左右,表面有零碎的光滑的片状结构,这些可能为Zn0.5Cd0.5S。图2(d)和图2(e)为CN/Zn0.5Cd0.5S的TEM和HRTEM图,CN/Zn0.5Cd0.5S具有明显的核壳结构,Zn0.5Cd0.5S包裹在g-C3N4的表面。核的直径在50 nm之间,壳的厚度约为21 nm,两者紧密接触,形成了异质结结构,光生载流子可以快速的转移。HRTEM显示Zn0.5Cd0.5S分布在表面,晶格条纹为0.327 nm,对应于Zn0.5Cd0.5S的(111)晶面,而g-C3N4的晶格条纹非常弱,不能在HRTEM图片上显示出来。图2 样品的SEM和TEM图
图1为CN/ZnxCd1-xS样品的XRD图。由图可知,Zn0.5Cd0.5S有3个衍射峰,分别位于27.17°、 44.68°和53.15°,对应标准立方闪锌矿性结构的CdS (PDF 42-1411) 的(111)、(220)和(311)三个晶面,且3个衍射峰相对于CdS的三个特征衍射峰,均向大角度发生移动。根据休谟-罗瑟里定则[15],由于Zn的离子半径(0.74?)略小于Cd离子半径(0.97?),离子半径比小于15%,两者电负性差异很小,且CdS与ZnS具有相同的晶体结构—立方闪锌矿型结构,Zn2+能够进入CdS的主体晶格中,造成晶格收缩,使衍射峰向大角度移动,形成ZnxCd1-xS固溶体[16]。而g-C3N4在13.05°和27.59°处有两个特征衍射峰。其中27.59°处的衍射峰较强,晶面指数标记为(002),归属于芳香族化合物的层间堆叠,这是石墨结构所特有的特征峰。而在13.05°处的衍射峰较弱,属于melon类物质的特征峰,晶面指数标记为(100),它是由面内重复单元的3-s-三嗪结构形成的[17]。由于g-C3N4的(002)晶面的衍射峰与Zn0.5Cd0.5S的(111)晶面衍射峰重叠,故CN/ZnxCd1-xS衍射峰位置并没有太大变化,这与相关报道一致[18-19] 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]g-C3N4在可见光下协同PDS降解磺胺二甲嘧啶的机制研究[J]. 张钱新,陈平,王枫亮,曾泳钦,苏跃涵,吕文英,姚琨,刘海津,刘国光. 环境科学学报. 2017(10)
[2]高效可见光响应Zn0.11Sn0.12Cd0.84S1.12/g-C3N4异质结光催化剂的制备及性能[J]. 张倩,胡绍争,李法云,范志平,王琼,王菲,李薇,刘道胜. 高等学校化学学报. 2016(03)
本文编号：3350366
【文章来源】：哈尔滨理工大学学报. 2020,25(04)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
样品的SEM和TEM图
图2为不同样品的SEM和TEM图。由图2(a)可见,Zn0.5Cd0.5S由多个块状和片状碎片组成,单个小块直径在1～2 μm之间。图2(b)显示g-C3N4为不规则的块状形状,但是表面较光滑,没有出现破碎的颗粒,类似于石墨的光滑层状结构。图2(c)显示CN/Zn0.5Cd0.5S也为不规则的块状形状,尺寸2-3 μm左右,表面有零碎的光滑的片状结构,这些可能为Zn0.5Cd0.5S。图2(d)和图2(e)为CN/Zn0.5Cd0.5S的TEM和HRTEM图,CN/Zn0.5Cd0.5S具有明显的核壳结构,Zn0.5Cd0.5S包裹在g-C3N4的表面。核的直径在50 nm之间,壳的厚度约为21 nm,两者紧密接触,形成了异质结结构,光生载流子可以快速的转移。HRTEM显示Zn0.5Cd0.5S分布在表面,晶格条纹为0.327 nm,对应于Zn0.5Cd0.5S的(111)晶面,而g-C3N4的晶格条纹非常弱,不能在HRTEM图片上显示出来。图2 样品的SEM和TEM图
图1为CN/ZnxCd1-xS样品的XRD图。由图可知,Zn0.5Cd0.5S有3个衍射峰,分别位于27.17°、 44.68°和53.15°,对应标准立方闪锌矿性结构的CdS (PDF 42-1411) 的(111)、(220)和(311)三个晶面,且3个衍射峰相对于CdS的三个特征衍射峰,均向大角度发生移动。根据休谟-罗瑟里定则[15],由于Zn的离子半径(0.74?)略小于Cd离子半径(0.97?),离子半径比小于15%,两者电负性差异很小,且CdS与ZnS具有相同的晶体结构—立方闪锌矿型结构,Zn2+能够进入CdS的主体晶格中,造成晶格收缩,使衍射峰向大角度移动,形成ZnxCd1-xS固溶体[16]。而g-C3N4在13.05°和27.59°处有两个特征衍射峰。其中27.59°处的衍射峰较强,晶面指数标记为(002),归属于芳香族化合物的层间堆叠,这是石墨结构所特有的特征峰。而在13.05°处的衍射峰较弱,属于melon类物质的特征峰,晶面指数标记为(100),它是由面内重复单元的3-s-三嗪结构形成的[17]。由于g-C3N4的(002)晶面的衍射峰与Zn0.5Cd0.5S的(111)晶面衍射峰重叠,故CN/ZnxCd1-xS衍射峰位置并没有太大变化,这与相关报道一致[18-19] 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]g-C3N4在可见光下协同PDS降解磺胺二甲嘧啶的机制研究[J]. 张钱新,陈平,王枫亮,曾泳钦,苏跃涵,吕文英,姚琨,刘海津,刘国光. 环境科学学报. 2017(10)
[2]高效可见光响应Zn0.11Sn0.12Cd0.84S1.12/g-C3N4异质结光催化剂的制备及性能[J]. 张倩,胡绍争,李法云,范志平,王琼,王菲,李薇,刘道胜. 高等学校化学学报. 2016(03)
本文编号：3350366
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