注册
ISSN 1000-6818CN 11-1892/O6CODEN WHXUEU
物理化学学报 >> 2017,Vol.33>> Issue(5)>> 1033-1042     doi: 10.3866/PKU.WHXB201702101         English Abstract
纳米片自组装的(BiO)2CO3单分散微米绒球的绿色可控合成及其光催化性能
阮毛毛1, 宋乐新1, 王青山1, 夏娟2, 杨尊1, 滕越1, 许哲远1
1 中国科学技术大学化学系, 合肥 230026;
2 阜阳师范学院化学与化工学院, 安徽 阜阳 236037
Full text: PDF (3003KB) HTML 输出: BibTeX | EndNote (RIS) Supporting Info

采用水为溶剂,Bi(NO33·5H2O为Bi 源,C6H5Na3O7·2H2O(TCD)为配体构筑了前驱配合物Bi-TCD,通过配合物分解实现了由纳米片自组装的碳酸氧铋(BS)微米绒球的绿色可控合成,例如,BS的结构和形貌可经由改变反应物浓度和反应时间来调控。我们发现,一方面,TCD的配位作用可致BiO+离子缓慢释出从而调控BS的形成速率;另一方面,尿素在BS材料的形成过程中起碳源、碱源、形貌调控剂和晶体成长控制剂的多重作用,通过调控尿素的浓度制备了三种分别沿着[001]、[110]和[013]优势生长方向的BS晶体。这种合成方法成本低,不需要有机溶剂、模板、表面活性剂、高温和很长的反应时间;产物分散性好;产率高;且拥有可控的形貌和优势生长方向。特别是由纳米片自组装的BS微米绒球对罗丹明B展现出优异的光催化性能。我们相信当前工作将是绿色可控合成和无机微纳材料应用方面的一个重要进展。



关键词: 碳酸氧铋   绿色可控合成   光催化性能   微米绒球   二水合柠檬酸三钠  
收稿日期 2016-11-11 修回日期 2017-02-10 网出版日期 2017-02-10
通讯作者: 宋乐新, 王青山 Email: solexin@ustc.edu.cn;wqs056@mail.ustc.edu.cn

基金资助: 安徽省自然科学基金(1508085MB30)和中央高校基本科研专项资金(WK2060190052,WK6030000017)资助项目

引用文本: 阮毛毛, 宋乐新, 王青山, 夏娟, 杨尊, 滕越, 许哲远. 纳米片自组装的(BiO)2CO3单分散微米绒球的绿色可控合成及其光催化性能[J]. 物理化学学报, 2017,33(5): 1033-1042.
RUAN Mao-Mao, SONG Le-Xin, WANG Qing-Shan, XIA Juan, YANG Zun, TENG Yue, XU Zhe-Yuan. Facile Green Synthesis of Highly Monodisperse Bismuth Subcarbonate Micropompons Self-assembled by Nanosheets: Improved Photocatalytic Performance[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2017, 33(5): 1033-1042.    doi: 10.3866/PKU.WHXB201702101

(1) (a) Chen, X.; Li, C.; Grätzel, M.; Kostecki, R.; Mao, S. S.Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 7909. doi: 10.1039/C2CS35230C
(b) Xiang, Q.; Yu, J.; Jaroniec, M. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 782. doi: 10.1039/C1CS15172J
(2) (a) Chen, X.; Shen, S.; Guo, L.; Mao, S. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6503. doi: 10.1021/cr1001645
(b) Li, X. J.; Sheng, J. Y.; Chen, H. H.; Xu, Y. M. ActaPhys. -Chim. Sin. 2015, 31, 540. [李晓金, 盛珈怡, 陈海航, 许宜铭. 物理化学学报, 2015, 31, 540.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201501131
(3) (a) Hou, Y.; Laursen, A. B.; Zhang, J.; Zhang, G.; Zhu, Y.; Wang, X.; Dahl, S.; Chorkendorff, I. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 3621. doi: 10.1002/anie.201210294
(b) Li, J.; Zhang, L.; Li, Y.; Yu, Y. Nanoscale 2013, 6, 167.doi: 10.1039/C3NR05246J
(c) Zhang, N.; Ciriminna, R.; Pagliaro, M.; Xu, Y. J. Chem. Soc.Rev. 2014, 43, 5276. doi: 10.1039/C4CS00056K
(4) (a) Zhou, L.; Wang, W.; Liu, S.; Zhang, L.; Xu, H.; Zhu, W.J. Mol. Catal. A: Chem. 2006, 252, 120. doi: 10.1016/j.molcata.2006.01.052
(b) Singh, M. K.; Ryu, S.; Jang, H. M. Phys. Rev. B, 2005, 72, 132101. doi: 10.1103/PhysRevB.72.132101
(c) Yu, J.; Kudo, A. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 2163.doi: 10.1002/adfm.200500799
(d) He, R. A.; Cao, S.W.; Zhou, P.; Yu, J. G. Chin. J. Catal. 2014, 35, 989. doi: 10.1016/S1872-2067(14)60075-9
(5) (a) Huo, Y.; Hou, R.; Chen, X.; Yin, H.; Gao, Y.; Li, H. J. Mater.Chem. A 2015, 3, 14801. doi: 10.1039/C5TA03279B
(b) Huo, Y.; Zhang, J.; Miao, M.; Jin, Y. Appl. Catal. B 2012, 111, 334. doi: 10.1016/j.apcatb.2011.10.016
(c) Xia, J.; Yin, S.; Li, H.; Xu, H.; Xu, L.; Xu, Y. Dalton Trans. 2011, 40, 5249. doi: 10.1039/C0DT01511C
(d)Wu, Y.; Yuan, B.; Li, M.; Zhang, W. H.; Liu, Y.; Li, C.; Chem. Sci. 2015, 6, 1873. doi: 10.1039/C4SC03229B
(6) (a) Huang, H.; Wang, J.; Dong, F.; Guo, Y.; Tian, N.; Zhang, Y.; Zhang, T. Cryst. Growth Des. 2015, 15, 534. doi: 10.1021/cg501527k
(b) Dong, F.; Ho, W. K.; Lee, S.; Wu, Z.; Fu, M.; Zou, S.; Huang, Y. J. Mater. Chem. 2011, 21, 12428. doi: 10.1039/C1JM11840D
(7) Liang, N.; Zai, J.; Xu, M.; Zhu, Q.; Wei, X.; Qian, X. J. Mater.Chem. A 2014, 2, 4208. doi: 10.1039/C3TA13931J
(8) Tang, J.; Zhao, H.; Li, G.; Lu, Z.; Xiao, S.; Chen, R. Ind. Eng.Chem. Res. 2013, 52, 12604. doi: 10.1021/ie401840x
(9) Cao, X. F.; Zhang, L.; Chen, X. T.; Xue, Z. L. CrystEngComm 2011, 13, 1939. doi: 10.1039/C0CE00324G
(10) Xiong, T.; Dong, F.; Wu, Z. B. RSC Adv. 2014, 4, 56307. doi: 10.1039/C4RA10786A
(11) Xiong, T.; Huang, H.W.; Sun, Y. J.; Dong, F. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 6118. doi: 10.1039/C5TA00103J
(12) Dong, F.; Xiong, T.; Sun, Y. J.; Huang, H.W.; Wu, Z. B.J. Mater. Chem. A 2015, 3, 18466. doi: 10.1039/C5TA05099E
(13) Zhao, Z. Y.; Zhou, Y.; Wang, F.; Zhang, K. H.; Yu, S.; Cao, K.ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 7, 730. doi: 10.1021/am507089x
(14) (a) Madhusudan, P.; Zhang, J.; Cheng, B.; Liu, G.CrystEngComm 2013, 15, 231. doi: 10.1039/C2CE26639C
(b) Dong, F.; Lee, S. C.; Wu, Z. B.; Huang, Y.; Fu, M.; Ho, W.K.; Zou, S. C.; Wang, B. J. Hazard. Mater. 2011, 195, 346. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.08.050
(15) Zhao, T.; Zai, J.; Xu, M.; Zou, Q.; Su, Y.; Wang, K.; Qian, X.CrystEngComm 2011, 13, 4010. doi: 10.1039/C1CE05113J
(16) (a) Dong, F.; Sun, Y. J.; Fu, M.; Ho, W. K.; Lee, S. C.; Wu, Z. B.Langmuir 2011, 28, 766. doi: 10.1021/la202752q
(b) Chen, L.; Huang, R.; Yin, S. F.; Luo, S. L.; Au, C. T. Chem.Eng. J. 2012, 193, 123. doi: 10.1016/j.cej.2012.04.023
(17) Qin, F.; Li, G.; Wang, R.; Wu, J.; Sun, H.; Chen, R. Chem. Eur.J. 2012, 18, 16491. doi: 10.1002/chem.201201989
(18) Dong, F.; Zheng, A. M.; Sun, Y. J.; Fu, M.; Jiang, B. Q.; Ho, W.K.; Lee, S. C.; Wu, Z. B. CrystEngComm 2012, 14, 3534. doi: 10.1039/C2CE06677G
(19) Zheng, Y.; Duan, F.; Chen, M. Q.; Xie, Y. J. Mol. Catal. A:Chem. 2010, 317, 34. doi: 10.1016/j.molcata.2009.10.018
(20) Ma, D.; Huang, S.; Chen, W.; Hu, S.; Shi, F.; Fan, K. J. Phys.Chem. C 2009, 113, 4369. doi: 10.1021/jp810726d
(21) Li, X.; Tang, C. J.; Ai, M.; Dong, L.; Xu, Z. Chem. Mater. 2010, 22, 4879. doi: 10.1021/cm101419w
(22) Peng, S.; Li, L.; Tan, H.; Wu, Y.; Cai, R.; Yu, H.; Huang, X.; Zhu, P.; Ramakrishna, S.; Srinivasan, M. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 7630. doi: 10.1039/C3TA10951H
(23) Xiong, M.; Chen, L.; Yuan, Q.; He, J.; Luo, S. L.; Au, C. T.; Yin, S. F. Dalton Trans. 2014, 43, 8331. doi: 10.1039/C4DT00486H
(24) Chen, J.; Guan, M.; Cai, W.; Guo, J.; Xiao, C.; Zhang, G. Phys.Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 20909. doi: 10.1039/C4CP02972K
(25) Zhang, D.; Li, J.; Wang, Q.; Wu, Q. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 8622. doi: 10.1039/C3TA11390F
(26) (a) Zhang, H.; Ji, Y.; Ma, X.; Xu, J.; Yang, D. Nanotechnology, 2003, 14, 974. doi: 0957-4484/14/9/307
(b) Kudo, A.; Omori, K.; Kato, H. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11459. doi: 10.1021/ja992541y
(27) Huang, H.; Li, X.; Wang, J.; Dong, F.; Chu, P. K.; Zhang, T.; Zhang, Y. ACS Catalysis 2015, 5, 4094. doi: 10.1021/acscatal.5b00444
(28) Teng, Y.; Song, L. X.; Ponchel, A.; Yang, Z. K.; Xia, J. Adv. Mater. 2014, 26, 6238. doi: 10.1002/adma.201402047
(29) Teng, Y.; Song, L. X.; Liu, W.; Xu, Z. Y.; Wang, Q. S.; Ruan, M.M. J. Mater. Chem. C 2016, 4, 3113. doi: 10.1039/C6TC00748A
(30) Jiang, J.; Zhao, K.; Xiao, X.; Zhang, L. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4473. doi: 10.1021/ja210484t
(31) Lee, W.; Kim, E.; Choi, J.; Lee, K. B. Cryst. Growth Des. 2015, 15, 884. doi: 10.1021/cg5016737
(32) (a)Wang, B.; Chen, J. S.; Wang, Z.; Madhavi, S.; Lou, X.W. D.Adv. Energy Mater. 2012, 2, 1188. doi: 10.1002/aenm.201200008
(b) Zhan, J. Lin, H. P.; Mou, C. Y. Adv. Mater. 2003, 15, 621.doi: 10.1002/adma.200304600
(33) (a) Ye, Y.; Chen, J.; Ding, Q.; Lin, D.; Dong, R.; Yang, L.; Liu, J. Nanoscale 2013, 5, 5887. doi: 10.1039/C3NR01273E
(b)Wang, B.; Zhu, T.; Wu, H. B.; Xu, R.; Chen, J. S.; Lou, X.W. D. Nanoscale 2012, 4, 2145. doi: 10.1039/C2NR11897A
(34) Xuan, S.; Hao, L.; Jiang, W.; Gong, X.; Hu, Y.; Chen, Z.Nanotechnology 2007, 18, 035602. doi: 0957-4484/18/3/035602
(35) Wang, W.; Lu, C.; Ni, Y.; Su, M.; Xu, Z. Appl. Catal. B 2012, 127, 28. doi: 10.1016/j.apcatb.2012.08.002
(36) Mullin, J.W. Crystallization, 3rd ed.; Butterworth-Heinemaan:Oxford, 1997.
(37) Voorhees, P.W. J. Stat. Phys. 1985, 38, 231. doi: 10.1007/BF01017860
(38) (a) Gokulakrishnan, N.; Peru, G.; Rio, S.; Blach, J.; Léger, ;B.; Grosso, D.; Monflier, E.; Ponchel, A. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 6641. doi: 10.1039/C4TA00038B
(b) Bleta, R.; Menuel, S.; Léger, B.; Da Costa, A.; Monflier, E.; Ponchel, A. RSC Adv. 2014, 4, 8200. doi: 10.1039/C3RA47765G
(39) Brunauer, S.; Emmett, P. H.; Teller, E. J. Am. Chem. Soc. 1938, 60, 309. doi: 10.1021/ja01269a023
(40) Dong, F.; Liu, H.; Ho, W. K.; Fu, M.; Wu, Z. Chem. Eng. J. 2013, 214, 198. doi: 10.1016/j.cej.2012.10.039
(41) (a) Yang, Z. K.; Song, L. X.; Teng, Y.; Xia, J. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 20004. doi: 10.1039/C4TA04232H
(b)Wang, Q. S.; Song, L. X.; Teng, Y.; Xia, J.; Zhao, L.; Ruan, M. M. RSC Adv. 2015, 5, 80853. doi: 10.1039/C5RA16571G
(42) (a) Ye, L.; Zan, L.; Tian, L.; Peng, T.; Zhang, J. Chem. Commun. 2011, 47, 6951. doi: 10.1039/C1CC11015B
(b) He, R. A.; Cao, S.W.; Yu, J. G. Acta Phys. -Chim.Sin. 2016, 32, 2841. [赫荣安, 曹少文, 余家国. 物理化学学报, 2016, 32, 2841.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201611021
(43) (a) Zhang, X.; Wang, X. B.; Wang, L.W.; Wang, W. K.; Long, L. L.; Li, W.W.; Yu, H. Q. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 7766. doi: 10.1021/am5010392
(b) Li, H.; Shang, J.; Ai, Z.; Zhang, L. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 6393. doi: 10.1021/jacs.5b03105
(44) Yu, Y.; Cao, C.; Liu, H.; Li, P.; Wei, F.; Jiang, Y.; Song, W.J. Mater. Chem. A 2014, 2, 1677. doi: 10.1039/C3TA14494A
(45) Li, F. T.; Wang, Q.; Ran, J.; Hao, Y. J.; Wang, X. J.; Zhao, D.; Qiao, S. Z. Nanoscale 2015, 7, 1116. doi: 10.1039/C4NR05451B
(46) (a) Hu, J.; Xu, G.; Wang, J.; Lv, J.; Zhang, X.; Zheng, Z.; Xie, T.; Wu, Y. New J. Chem. 2014, 38, 4913. doi: 10.1039/C4NJ00794H
(b) Xiong, J.; Cheng, G.; Li, G.; Qin, F.; Chen, R. RSC Adv. 2011, 1, 1542. doi: 10.1039/C1RA00335F
(47) (a) Lagunas-Allué, L.; Martínez-Soria, M. T.; Sanz-Asensio, J.; Salvador, A.; Ferronato, C.; Chovelon, J. M. Appl. Catal. B 2010, 98, 122. doi: 10.1016/j.apcatb.2010.05.020
(b) Zhuang, J.; Tian, Q.; Zhou, H.; Liu, Q.; Liu, P.; Zhong, H. J.Mater. Chem. 2012, 22, 7036. doi: 10.1039/C2JM16924J
(48) (a) Kortüm, G.; Braun, W.; Herzog, G. Angew. Chem. Int. Ed. 1963, 2, 333. doi: 10.1002/anie.196303331
(b) Sakthivel, S.; Kisch, H. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4908. doi: 10.1002/anie.200351577
(49) (a) Li, G.; Long, G.; Chen, W.; Hu, F.; Chen, Y.; Zhang, Q.Asian J. Org. Chem. 2013, 2, 852. doi: 10.1002/ajoc.201300095
(b) Cui, W.; Yuen, J.; Wudl, F. Macromolecules 2011, 44, 7869.doi: 10.1021/ma2017293
(c) Leclerc, N.; Michaud, A.; Sirois, K.; Morin, J. F.; Leclerc, M. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 1694. doi: 10.1002/adfm.200600171
(50) (a) Fu, H.; Pan, C.; Yao, W.; Zhu, Y. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 22432. doi: 10.1021/jp052995j
(b) Zhao, Y.; Tan, X.; Yu, T.; Wang, S. Mater. Lett. 2016, 164, 243. doi: 10.1016/j.matlet.2015.10.155
(51) (a) Guo, Y. X.; Huang, H.W.; He, Y.; Tian, N.; Zhang, T. R.; Chu, P. K.; An, Q.; Zhang, Y. H. Nanoscale 2015, 7, 11702.doi: 10.1039/C5NR02246K
(b) Zhao, Y.; Yu, T.; Tan, X.; Xie, C.; Wang, S. Dalton Trans. 2015, 44, 20475. doi: 10.1039/C5DT03315B

版权所有 © 2006-2016 物理化学学报编辑部
地址:北京大学化学学院 邮政编码:100871
服务热线:(010)62751724 传真:(010)62756388 Email:whxb@pku.edu.cn
^ Top