物理化学学报 >> 2019, Vol. 35 >> Issue (8): 885-895.doi: 10.3866/PKU.WHXB201812022
章家伟1,王晟1,*(),刘福生2,*(
),付小杰1,马国权2,侯美顺1,唐卓1
收稿日期:
2018-12-11
录用日期:
2019-01-25
发布日期:
2019-02-15
通讯作者:
王晟,刘福生
E-mail:W_angsheng@njtech.edu.cn; w_angshengnj@163.com;lfs039270@163.com
基金资助:
Jiawei ZHANG1,Sheng WANG1,*(),Fusheng LIU2,*(
),Xiaojie FU1,Guoquan MA2,Meishun HOU1,Zhuo TANG1
Received:
2018-12-11
Accepted:
2019-01-25
Published:
2019-02-15
Contact:
Sheng WANG,Fusheng LIU
E-mail:W_angsheng@njtech.edu.cn; w_angshengnj@163.com;lfs039270@163.com
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摘要:
通过氢还原TiO2中空微球制备有缺陷的TiO2-x中空微球。采用冷场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射法(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电子顺磁共振波谱(ESR),拉曼光谱仪、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和电化学测试等对制得的光催化剂进行了结构和性能表征。采用可见光催化降解亚甲蓝(MB)性能对光催化剂的光催化活性进行评价。分析了提高光催化活性的机理及MB的降解机理。在探讨MB初始浓度对降解过程的影响的基础上提出了一种新的光催化降解染料动力学模型。结果表明TiO2-x中空微球的光催化活性优于TiO2-x是因为形成了具有更高比表面积的中空微球结构。降解MB分子的氧化剂为h+、•O2-和•OH,其中仅由光生空穴生成的•OH起了主要作用。与拟一级动力学模型相比,新的模型可以更真实有效地描述光催化降解MB过程,因为不仅其计算结果更符合实验数据,而且该模型中的速率常数不随染料初始浓度的变化而变化。
章家伟, 王晟, 刘福生, 付小杰, 马国权, 侯美顺, 唐卓. 缺陷TiO2-x中空微球的制备及光催化降解亚甲基蓝性能[J]. 物理化学学报, 2019, 35(8): 885-895.
Jiawei ZHANG, Sheng WANG, Fusheng LIU, Xiaojie FU, Guoquan MA, Meishun HOU, Zhuo TANG. Preparation of Defective TiO2-x Hollow Microspheres for Photocatalytic Degradation of Methylene Blue[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2019, 35(8): 885-895.
1 |
Laciste M. T. ; Luna M. D. G. D. ; Tolosa N. C. ; Lu M. C Chemosphere 2017, 182, 174.
doi: 10.1016/j.chemosphere.2017.05.022 |
2 |
Luo B. D. ; Xiong X. Q. ; Xu Y. M Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32 (7), 1758.
doi: 10.3866/PKU.WHXB2016032805 |
罗邦德; 熊贤强; 许宜铭. 物理化学学报, 2016, 32 (7), 1758.
doi: 10.3866/PKU.WHXB2016032805 |
|
3 |
Wang M. ; Iocozzia J. ; Sun L. ; Lin C. J. ; Lin Z. Q Energy Environ. Sci. 2017, 7 (7), 2182.
doi: 10.1039/c4ee00147h |
4 |
Zhu G. L. ; Yin H. ; Yang C. Y. ; Cui H. L. ; Wang Z. ; Xu J. J. ; Lin T. Q. ; Huang F. Q ChemCatChem 2015, 7 (17), 2614.
doi: 10.1002/cctc.201500488 |
5 |
Cha G. ; Lee K. ; Yoo J. E. ; Killian M. S. ; Schmuki P Electrochim. Acta 2015, 179, 423.
doi: 10.1016/j.electacta.2015.02.127 |
6 |
Hu H. L. ; Wang S. ; Hou M. S. ; Liu F. S. ; Wang T. Z. ; Li T. L. ; Dong Q. Q. ; Zhang X Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33 (3), 590.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201611241 |
胡海龙; 王晟; 侯美顺; 刘福生; 王田珍; 李天龙; 董乾乾; 张鑫. 物理化学学报, 2017, 33 (3), 590.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201611241 |
|
7 |
Tang C. ; Liu L. F. ; Li Y. L. ; Bian Z. F Appl. Catal. B-Environ. 2017, 201, 41.
doi: 10.1016/j.apcatb.2016.08.006 |
8 |
Gao Y. J. ; Xu Y. M Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (3), 641.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201201161 |
高岳君; 许宜铭. 物理化学学报, 2012, 28 (3), 641.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201201161 |
|
9 |
Sahoo C. ; Gupta A. K J. Environ. Sci. Health. A. Tox. Hazard. Subst. Environ. Eng. 2015, 50 (7), 659.
doi: 10.1080/10934529.2015.1011958 |
10 |
Zhao W. ; Chen C. C. ; Ma W. H. ; Zhao J. C. ; Wang D. X. ; Hidaka H. ; Serpone N Chemistry 2003, 9 (14), 3292.
doi: 10.1002/chem.200204559 |
11 |
Conceiç ã o D. S. ; Ferreira D. P. ; Graç a C. A.L. ; Júlio M. F. ; Ilharco L. M. ; Velosa A. C. ; Santos P. F. ; Ferreira L. F. V Appl. Surf. Sci. 2017, 392, 418.
doi: 10.1016/j.apsusc.2016.09.067 |
12 |
Dhatshanamurthi P. ; Subash B. ; Shanthi M Mater. Sci. Semicond. Process. 2015, 35, 22.
doi: 10.1016/j.mssp.2015.02.069 |
13 |
Liu F. S. ; Wang S. ; Liu L. L. ; Du H Adv. Mater. Res. 2012, 6, 512.
doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.512-515.1677 |
14 |
Hu R. R. ; Zhong S. H Chin. J. Catal. 2005, 26 (1), 32.
doi: 10.1038/sj.cr.7290370 |
15 |
Du H. ; Wang S. ; Liu L. L. ; Liu Z. X. ; Li Z. ; Lu N. ; Liu F. S Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26 (10), 2726.
doi: 10.3866/PKU.WHXB20101023 |
杜欢; 王晟; 刘恋恋; 刘忠祥; 李振; 鲁南; 刘福生. 物理化学学报, 2010, 26 (10), 2726d.
doi: 10.3866/PKU.WHXB20101023 |
|
16 |
Xu J. H. ; Wang W. Z. ; Sun S. M. Wang. L Appl. Catal. B-Environ. 2012, 111 (1), 126.
doi: 10.1016/j.apcatb.2011.09.025 |
17 |
Shah M. W. ; Zhu Y. Q. ; Fan X. Y. ; Zhao J. ; Li Y. X. ; Asim S. ; Wang C. Y Sci. Rep. 2015, 5, 15804.
doi: 10.1038/srep15804 |
18 |
Naldoni A. ; Allieta M. ; Santangelo S. ; Marelli M. ; Fabbri F. ; Cappelli S. ; Bianchi C. L. ; Psaro R. ; Santo V. D J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (18), 7600.
doi: 10.1021/ja3012676 |
19 |
Qin X. Q. ; He F. ; Chen L. X. ; Meng Y. H. ; Liu J. ; Zhao N. Q. ; Huang Y RSC Adv. 2016, 6 (13), 10887.
doi: 10.1039/c5ra27209b |
20 |
Wang C. ; Meng D. L ; Sun J. H. ; Memon J. ; Huang Y. ; Geng J. X Adv. Mater. Interfaces 2014, 1 (4), 1300150.
doi: 10.1002/admi.201300150 |
21 |
Pan X. ; Xu Y. J J. Phys. Chem. C 2013, 117 (35), 17996.
doi: 10.1021/jp4064802 |
22 |
Cui H. Q. ; Jing L. Q. ; Xie M. Z. ; Li Z. J Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30 (10), 1903.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201407173 |
崔海琴; 井立强; 谢明政; 李志君. 物理化学学报, 2014, 30 (10), 1903.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201407173 |
|
23 |
Wang Y. L. ; Zhang W. ; Wang Z. H. ; Cao Y. M. ; Feng J. M. ; Wang Z. L. ; Ma Y Chin. J. Catal. 2018, 39 (9), 1500.
doi: 10.1016/S1872-2067(18)63096-7 |
24 |
Liu S. Q. ; Dai G. P. ; Liang Y. ; Liu H. J. ; Liang G. J Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29 (3), 585.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201212253 |
刘素芹; 戴高鹏; 梁英; 刘华俊; 梁桂杰. 物理化学学报, 2013, 29 (3), 585.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201212253 |
|
25 |
Zalfani M. ; Hu Z. Y. ; Yu W. B. ; Mahdouai M. ; Bourguiga R. ; Wu M. ; Li Y. ; Tendeloo G. V. ; Djaoued Y. ; Su B. L Appl. Catal. B-Environ 2017, 205, 121.
doi: 10.1016/j.apcatb.2016.12.019 |
26 |
Ma X. Z. ; Wang X. Y. ; Yu C. L. ; Song Y. ; Liang J. ; Min Q. W. ; Zhang F J. Alloy. Compd. 2019, 773, 352.
doi: 10.1016/j.jallcom.2018.09.218 |
27 |
Lin C. J. ; Yang W. T. ; Chou C. Y. ; Liou S. Y. H Chemosphere 2016, 152, 490.
doi: 10.1016/j.chemosphere.2016.03.017 |
28 |
Ye M. M. ; Chen Z. L. ; Wang W. S. ; Shen J. M. ; Ma J J. Hazard. Mater. 2010, 184 (1-3), 612.
doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.08.080 |
29 |
Lei C. X. ; Jiang X. L. ; Huang X. ; Liu X. ; Zeng D. Q. ; Ma Y. T. ; Wang L. S. ; Peng D. L Appl. Surf. Sci. 2015, 359, 860.
doi: 10.1016/j.apsusc.2015.10.196 |
30 |
Zhang D. ; Liu F. S. ; Wang S. ; Li Z. ; Qian Q. Q. ; Wang X. Q. ; Si G. L Mater. Sci. Semicond. Process. 2015, 40, 602.
doi: 10.1016/j.mssp.2015.06.043 |
31 |
Song H. J. ; You S. S. ; Chen T. ; Jia X. H J. Mater. Sci. -Mater. Electron. 2015, 26 (11), 8442.
doi: 10.1007/s10854-015-3513-2 |
32 |
Li J. L. ; Jia S. Q. ; Sui G. Z. ; Du L. J. ; Li B. X RSC Adv. 2017, 7 (55), 34857.
doi: 10.1039/c7ra05228f |
33 |
Xie Y. ; Hu D. S. ; Liu L. J. ; Zhou P. P. ; Xu J W., Ling Y., J. Hazard. Mater. 2016, 318, 551.
doi: 10.1016/j.jhazmat.2016.07.046 |
34 |
Grabstanowicz L. R. ; Gao S. M. ; Li T. ; Rickard R. M. ; Rajh T. ; Liu D. J. ; Xu T Inorg. Chem. 2013, 52 (7), 3884.
doi: 10.1021/ic3026182 |
35 |
Nguyenphan T. D. ; Luo S. ; Liu Z. Y. ; Gamalski A. D. ; Tao J. ; Xu W. Q. ; Stach E. A. ; Polyansky D. E. ; Senanayake S. D. ; Fujita E Chem. Mat. 2015, 27 (18), 6282.
doi: 10.1021/acs.chemmater.5b02131 |
36 |
Wang J. P. ; Wang Z. Y. ; Huang B. B. ; Ma Y. D. ; Liu Y. Y. ; Qin X. Y. ; Zhang X. Y. ; Dai Y ACS Appl. Mater. Interfaces. 2012, 4 (8), 4024.
doi: 10.1021/am300835p |
37 |
Xing Y. L. ; Wang S. B. ; Fang B. Z. ; Song G. ; Wilkinson D. P. ; Zhang S. C J. Power Sources 2018, 385, 10.
doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.02.077 |
38 |
Yu J. G. ; Yu J. C. ; Ho W. K. ; Jiang Z. T New J. Chem. 2002, 26 (5), 607.
doi: 10.039/b200964a |
39 |
Zhang Y. ; Dai R. ; Hu S Phys. Chem. Chem. Phys. 2017, 19 (10), 7307.
doi: 10.1039/c7cp00630f |
40 |
Li W. J. ; Li D. Z. ; Zhang W. J. ; Hu Y. ; He Y. H. ; Fu X. Z J. Phys. Chem. C 2010, 114 (5), 2154.
doi: 10.1021/jp9066247 |
41 |
Chen X. F. ; Hu H. Q. ; Feng Y. ; Peng D. Y. ; Li B. ; Fu H. ; Guo B. J. ; Lei X. ; Yu K Mater. Sci. Semicond. Process. 2018, 82, 75.
doi: 10.1016/j.mssp.2018.03.034 |
42 |
Moya A. ; Cherevan A. ; Marchesan S. ; Gebhardt P. ; Prato M. ; Eder D. ; Vilatela J. J Appl. Catal. B-Environ. 2015, 179, 574.
doi: 10.1016/j.apcatb.2015.05.052 |
43 |
Zhang Y. ; Zhou J. B. ; Cai W. Q. ; Zhou J. ; Li Z Appl. Surf. Sci. 2017, 430, 547.
doi: 10.1016/j.apsusc.2017.06.325 |
44 |
Mazinani B. ; Beitollahi A. ; Masrom A. K. ; Samiee L. ; Ahmadi Z Ceram. Int. 2017, 43 (15), 11786.
doi: 10.1016/j.ceramint.2017.06.017 |
45 |
Cabir B. ; Yurderi M. ; Caner N. ; Agirtas M. S. ; Zahmakiran M. ; Kaya M Mater. Sci. Eng. B-Adv. Funct. Solid-State Mater. 2017, 224, 9.
doi: 10.1016/j.mseb.2017.06.017 |
46 |
Liu X. ; Xu H. ; Grabstanowicz L. R. ; Gao S. M. ; Lou Z. Z. ; Wang W. J. ; Huang B. B. ; Dai Y. ; Xu T Catal. Today. 2014, 225, 80.
doi: 10.1016/j.cattod.2013.08.025 |
[1] | 周雪梅. 二氧化钛负载单原子催化剂用于光催化反应的研究[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2008064 -0 . |
[2] | 费新刚, 谭海燕, 程蓓, 朱必成, 张留洋. 理论计算研究二维/二维BP/g-C3N4异质结的光催化CO2还原性能[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2010027 -0 . |
[3] | 李喜宝, 刘积有, 黄军同, 何朝政, 冯志军, 陈智, 万里鹰, 邓芳. 全有机S型异质结PDI-Ala/S-C3N4光催化剂增强光催化性能[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2010030 -0 . |
[4] | 刘东, 陈圣韬, 李仁杰, 彭天右. 用于光催化能量转换的Z-型异质结的研究进展[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2010017 -0 . |
[5] | 王苹, 李海涛, 曹艳洁, 余火根. 羧基功能化石墨烯增强TiO2光催化产氢性能[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2008047 -0 . |
[6] | 王则鉴, 洪佳佳, Ng Sue-Faye, 刘雯, 黄俊杰, 陈鹏飞, Ong Wee-Jun. 氧化物钙钛矿的光催化研究进展:CO2还原、水裂解、固氮[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2011033 -0 . |
[7] | 刘阳, 郝旭强, 胡海强, 靳治良. 构建NiS2/MoSe2 S型异质结高效光催化产氢[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2008030 -0 . |
[8] | 梅子慧, 王国宏, 严素定, 王娟. 微波辅助快速制备2D/1D ZnIn2S4/TiO2 S型异质结及其光催化制氢性能[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2009097 -0 . |
[9] | 李云锋, 张敏, 周亮, 杨思佳, 武占省, 马玉花. g-C3N4表面改性及其光催化制H2与CO2还原研究进展[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2009030 -0 . |
[10] | 陈一文, 李铃铃, 徐全龙, Tina Düren, 范佳杰, 马德琨. 反蛋白石结构的g-C3N4可控合成及其优异的光催化产氢性能[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2009080 -0 . |
[11] | 赫荣安, 陈容, 罗金花, 张世英, 许第发. 石墨烯量子点修饰的BiOI/PAN柔性纤维的制备及其增强的光催化活性[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2011022 -0 . |
[12] | 姜志民, 陈晴, 郑巧清, 沈荣晨, 张鹏, 李鑫. 1D Mn0.2Cd0.8S纳米棒/2D Ti3C2纳米片肖特基异质结的构建及光催化产氢性能研究[J]. 物理化学学报, 2021, 37(6): 2010059 -0 . |
[13] | 崔新江, 石峰. 基于单原子催化剂的二氧化碳选择性转化[J]. 物理化学学报, 2021, 37(5): 2006080 -0 . |
[14] | 秦祖赠, 吴靖, 李斌, 苏通明, 纪红兵. 光催化CO2还原的超薄层状催化剂[J]. 物理化学学报, 2021, 37(5): 2005027 -0 . |
[15] | 张继宏, 钟地长, 鲁统部. 钴(Ⅱ)基分子配合物用于光催化二氧化碳还原[J]. 物理化学学报, 2021, 37(5): 2008068 -0 . |
|