界面聚合法制备PANI/g-C3N4复合催化剂及其热稳定性和可见光催化性能

doi:10.3866/PKU.WHXB201502042

物理化学学报 >> 2015, Vol. 31 >> Issue (4): 764-770.doi: 10.3866/PKU.WHXB201502042

界面聚合法制备PANI/g-C₃N₄复合催化剂及其热稳定性和可见光催化性能

李宪华¹, 张雷刚¹, 王雪雪¹, 于清波²

1 安徽理工大学机械工程学院, 安徽淮南232001;
2 安徽理工大学材料科学与工程学院, 安徽淮南232001

收稿日期:2014-12-29 修回日期:2015-02-03 发布日期:2015-04-03
通讯作者: 于清波 E-mail:yuqingbo007@163.com
基金资助:
国家自然科学基金(21401001)和安徽省绿色高分子材料重点实验室资助项目

PANI/g-C₃N₄ Composites Synthesized by Interfacial Polymerization and Their Thermal Stability and Photocatalytic Activity

LI Xian-Hua¹, ZHANG Lei-Gang¹, WANG Xue-Xue¹, YU Qing-Bo²

1 School of Mechanical Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, Anhui Province, P. R. China;
2 Department of Materials Science and Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, Anhui Province, P. R. China

Received:2014-12-29 Revised:2015-02-03 Published:2015-04-03
Contact: YU Qing-Bo E-mail:yuqingbo007@163.com
Supported by:
The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (21401001) and Anhui Province Key Laboratory of Environment- Friendly Polymer Materials, China.

摘要/Abstract

摘要：

利用界面聚合法, 成功将聚苯胺(PANI)纳米棒生长在石墨型氮化碳(g-C₃N₄)片层上, 制备了PANI/g-C₃N₄复合光催化剂. 采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、热重分析(TGA)和电化学工作站表征手段考察样品的结构、形貌及性能, 以可见光催化降解亚甲基蓝为模型考察样品的可见光催化活性. 实验结果表明, 在复合材料中的g-C₃N₄能很好地分散成层状, 并在层间与PANI纳米棒形成复合物, 这种特殊的复合结构不仅利于片状g-C₃N₄对PANI链段运动的限制及对其降解产物的物理屏蔽, 从而可以提高复合材料的热稳定性, 而且具有优越的可见光催化性能.

关键词: 热稳定性, PANI/g-C₃N₄, 催化性能

Abstract:

Polyaniline (PANI) nanorods grown on layered graphitic carbon nitride (g-C₃N₄) sheets are synthesized by interfacial polymerization. The structure, morphology, and properties of the photocatalysts are characterized by Fourier transform infrared (FTIR), X- ray diffraction (XRD), and UV-visible (UV-Vis) spectroscopies, scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), and electrochemical analysis. Photocatalytic degradation of methylene blue is investigated to determine the photoactivity of the catalyst. The results suggest that g-C₃N₄ possesses good dispersion with an intercalated nanostructure and interfacial adhesion with PANI. In addition, the PANI/g-C₃N₄ composites retain the advantage of high thermal stability resident with g-C₃N₄. This is ascribed to a physical barrier effect on the emanation of degradation products and inhibited polymer motion. The resulting composites also show more intensive photocatalytic activity than does g-C₃N₄.

Key words: Thermal stability, PANI/g-C₃N₄, Photocatalytic activity

李宪华, 张雷刚, 王雪雪, 于清波. 界面聚合法制备PANI/g-C₃N₄复合催化剂及其热稳定性和可见光催化性能[J]. 物理化学学报, 2015, 31(4), 764-770. doi: 10.3866/PKU.WHXB201502042

LI Xian-Hua, ZHANG Lei-Gang, WANG Xue-Xue, YU Qing-Bo. PANI/g-C₃N₄ Composites Synthesized by Interfacial Polymerization and Their Thermal Stability and Photocatalytic Activity[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31(4), 764-770. doi: 10.3866/PKU.WHXB201502042

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201502042

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2015/V31/I4/764

参考文献

(1) Wang, X.; Maeda, K.; Thomas, A.; Takanabe, K.; Xin, G.; Carlsson, J. M.; Domen K.; Antonietti, M. Nat. Mater. 2009, 8, 76. doi: 10.1038/NMAT2317
(2) Zhang, Y. J.; Mori, T.; Niu, L.; Ye, J. H. Energ. Environ. Sci. 2011, 4, 4517. doi: 10.1039/C1EE01400E
(3) Zhang, X.; Xie, X.; Wang, H.; Zhang, J.; Pan, B.; Xie, Y. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18. doi: 10.1021/ja308249k
(4) Wang, X. C.; Chen, X. F.; Thomas, A.; Fu, X. Z.; Antonietti, M. Adv. Mater. 2009, 21, 1609. doi: 10.1002/adma.200802627
(5) Wang, Y. J.; Shi, R.; Lin, J.; Zhu, Y. F. Energ. Environ. Sci. 2011, 4, 2922. doi: 10.1039/C0EE00825G
(6) Zhang, Y. J.; Thomas, A.; Antonietti, M.; Wang, X. C. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 50. doi: 10.1021/ja8-832f
(7) Bu, Y.; Chen, Z.; Li, W. Appl. Catal. B: Environ. 2014, 144, 622. doi: 10.1016/j.apcatb.2013.07066
(8) Zhang, S.; Li, J.; Wang, X.; Huang, Y.; Zeng, M.; Xu, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 22116. doi: 10.1021/am505528c
(9) Zhang, S.; Li, J.; Zeng, M.; Zhao, G.; Xu, J.; Hu, W.; Wang, X. Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 12735. doi: 10.1021/am404123z
(10) Zhang, S.; Li, J.; Zeng, M.; Xu, J.; Wang, X.; Hu, W. Nanoscale 2014, 6, 4157. doi: 10.1039/c3nr06744k
(11) Zhang, S.; Li, J.; Zeng, M.; Li, J.; Xu, J.; Wang, X. Chem. -Eur. J. 2014, 20, 9805. doi: 10.1002/chem.201400060
(12) Ge, L.; Han, C.; Xiao, X.; Guo, L. Appl. Catal. B: Environ. 2013, 142, 414. doi: 10.1016/j.apcatb.2013.05051
(13) Han, C.; Ge, L.; Chen, C.; Li, Y.; Xiao, X.; Zhang, Y.; Guo, L. Appl. Catal. B: Environ. 2014, 147, 546. doi: 10.1016/j.apcatb.2013.0038
(14) Ge, L.; Han, C.; Xiao, X.; Guo, L. Int. J. Hydrog. Energy 2013, 38, 6960. doi: 10.1016/j.ijhydene.2013.04.006
(15) Shaheen, S. E.; Brabec, C. J.; Sariciftci, N. S.; Padinger, F.; Fromherz, T.; Hummelen, J. C. Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 841. doi: 10.1063/1.1345834
(16) Ge, L.; Han, C.; Liu, J. J. Mater. Chem. 2012, 22, 11843. doi: 10.1039/c2jm16241e
(17) Zhang, S.; Zhao, L.; Zeng, M.; Li, J.; Xu, J.; Wang, X. Catal. Today 2014, 224, 114. doi: 10.1016/j.cattod.2013.12.008
(18) Tong, Y. C.; Hu, C. L.; Wang, Q. Y.; Bai, J.; Lei, Z. Q.; Su, B. T. Chem. J. Chin. Univ. 2008, 29, 415. [佟永纯, 胡常林, 王清云, 白洁, 雷自强, 苏碧桃. 高等学校化学学报, 2008, 29, 415.] doi: 0251-0790(2008)02-0415-04
(19) Ma, B.; Zhou, X.; Bao, H.; Li, X.; Wang, G. J. Power Sources 2012, 215, 36. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.04083
(20) Pouget, J. P.; Jozefowicz, M. E.; Epstein, A. J.; Tang X.; MacDiarmid, A. G. Macromolecules 1991, 24, 779. doi: 10.1021/a00003a022
(21) Yu, Q. B.; Li X. H.; Zhang, M. X. Micro. Nano Lett. 2014, 9, 1. doi: 10.1049/mnl.2013.0651
(22) Rafiee, M. A.; Rafiee, J.; Wang, Z.; Song, H. H.; Yu, Z. Z.; Koratkar, N. ACS Nano 2009, 3, 3884. doi: 10.1021/nn9010472
(23) Yan, J.; Wei, T.; Shao, B.; Fan, Z. J.; QianW. Z.; Zhang, M. L.; Wei, F. Carbon 2012, 48, 487. doi: 10.1016/j.carbon
(24) Afzal, A. B.; Akhtar, M. J.; Nadeem M.; Hassan, M. M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 17560. doi: 10.1021/jp902725d
(25) Hu, X. P.; Li, Y. L.; Wang, Y. Z. Macromol. Mater. Eng. 2004, 289, 208. doi: 10.1002/name.200300189
(26) Kim, H.; Abdala A. A.; Macosko, C.W. Macromolecules 2010, 43, 6515. doi: 10.1021/ma100572e
(27) Bao, C.; Guo, Y.; Song, L.; Hu, Y. J. Mater. Chem. 2011, 21, 13942. doi: 10.1039/C1JM11662B
(28) Yuan, B.; Bao, C.; Song, L.; Hong, N.; Liew, K. M.; Hu, Y. Chem. Eng. J. 2014, 237, 411. doi: 10.106/j.cej.2013.10.030
(29) Hou, Y.; Zuo, F.; Dagg, A.; Feng, P. Angew. Chem. Int. Edit. 2013, 52, 1248. doi: 10.1002/anie.201207578

[1]	王甜, 张太阳, 陈悦天, 赵一新. ALD-Al₂O₃涂层保护的高抗湿5-氨基戊酸铰链甲胺铅溴钙钛矿薄膜[J]. 物理化学学报, 2021, 37(4): 2007021 - .
[2]	乔成芳,吕磊,许文风,夏正强,周春生,陈三平,高胜利. 三维无溶剂含能Ag-MOF的制备、热分解动力学及爆炸性能[J]. 物理化学学报, 2020, 36(6): 1905085 - .
[3]	方佳丽, 陈新, 李唱, 吴玉莲. 原位液体室透射电镜观察金纳米棒/石墨烯复合物的形成和运动过程[J]. 物理化学学报, 2019, 35(8): 808 -815 .
[4]	陈文君,薛智敏,王晋芳,蒋静云,赵新辉,牟天成. 低共熔溶剂的热稳定性研究[J]. 物理化学学报, 2018, 34(8): 904 -911 .
[5]	薛腾,董黎路,张颖,吴海虹. 小晶粒ZSM-5沸石的绿色、经济性合成[J]. 物理化学学报, 2018, 34(8): 920 -926 .
[6]	鄢慧君,李彪,蒋宁,夏定国. 阴离子硫氧化还原与Li_1-xNiO_2-yS_y的结构稳定性:第一性原理研究[J]. 物理化学学报, 2017, 33(9): 1781 -1788 .
[7]	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 .
[8]	李红梅,兰丽,陈山虎,刘达玉,王卫,龚茂初,陈耀强. 复合沉淀剂制备的CeO₂-ZrO₂-Al₂O₃材料及其负载的单Pd三效催化剂[J]. 物理化学学报, 2016, 32(7): 1734 -1746 .
[9]	胡伟,王云,尚鸿燕,徐海迪,钟琳,陈建军,龚茂初,陈耀强. Zr的添加对稀燃天然气汽车尾气净化催化剂Pd-Pt/Al₂O₃性能的影响[J]. 物理化学学报, 2015, 31(9): 1771 -1779 .
[10]	武娜, 骆群, 吴振武, 马昌期. 电极界面缓冲层对P3HT:PC₆₁BM太阳能电池热稳定性的影响[J]. 物理化学学报, 2015, 31(7): 1413 -1420 .
[11]	潘剑明, 杨威, 孙海标, 郑翔, 李国华. 碳化钨与蒙脱石纳米复合材料的制备与电催化活性[J]. 物理化学学报, 2015, 31(5): 998 -1006 .
[12]	孙盼盼, 刘翔宇, 孙琳, 张盛, 魏青, 尹琰, 杨奇, 陈三平. 分子间作用力构筑的具有柔性结构的醋氯芬酸多聚物: 晶体结构, 热稳定性, 溶解度和DFT计算[J]. 物理化学学报, 2015, 31(2): 211 -220 .
[13]	于惠梅, 潘秀红, 张明辉, 刘岩, 余建定. Nd³⁺/Yb³⁺离子共掺的氧化钛基上转换发光玻璃的热学和力学性能[J]. 物理化学学报, 2014, 30(2): 227 -231 .
[14]	陈红丽, 丁键, 王一萌. 具有多级孔道结构、高水热稳定性的含氧化镁Silicalite-1分子筛的合成[J]. 物理化学学报, 2013, 29(05): 1035 -1040 .
[15]	欧阳密, 俞春辉, 张玉建, 胡彬, 吕晓静, 孙璟玮, 张诚. 基于1,3,5-三嗪的具有力致变色性质的聚集诱导荧光化合物的合成及性质[J]. 物理化学学报, 2012, 28(12): 2944 -2952 .

界面聚合法制备PANI/g-C₃N₄复合催化剂及其热稳定性和可见光催化性能

PANI/g-C₃N₄ Composites Synthesized by Interfacial Polymerization and Their Thermal Stability and Photocatalytic Activity

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0