
物理化学学报 >> 2021, Vol. 37 >> Issue (10): 2005008.doi: 10.3866/PKU.WHXB202005008
杨晓庆1, 杨华琳1, 卢欢2,*(
), 丁皓璇3, 童妍心1, 饶斐1, 张鑫1, 申茜4,*(
), 高健智1,*(
), 朱刚强1
收稿日期:2020-05-05
录用日期:2020-06-05
发布日期:2020-06-15
通讯作者:
卢欢,申茜,高健智
E-mail:huanlu@snnu.edu.cn;iamqshen@njtech.edu.cn;jianzhigao@snnu.edu.cn
作者简介:第一联系人:†These authors contributed equally to this work.
基金资助:
Xiaoqing Yang1, Hualin Yang1, Huan Lu2,*(
), Haoxuan Ding3, Yanxin Tong1, Fei Rao1, Xin Zhang1, Qian Shen4,*(
), Jianzhi Gao1,*(
), Gangqiang Zhu1
Received:2020-05-05
Accepted:2020-06-05
Published:2020-06-15
Contact:
Huan Lu,Qian Shen,Jianzhi Gao
E-mail:huanlu@snnu.edu.cn;iamqshen@njtech.edu.cn;jianzhigao@snnu.edu.cn
About author:Email: jianzhigao@snnu.edu.cn (J.G), Tel.: +86-29-81530750 (J.G)Supported by:摘要:
本研究采用水热法构建出2D/2D Ti3C2/Bi4O5Br2纳米异质结,在可见光下研究了该复合材料对NO的光催化去除能力。实验表明,15%Ti3C2/Bi4O5Br2对NO的光催化去除效率相比纯Bi4O5Br2显著提高:其降解效率达到57.6%,比Bi4O5Br2高27.1%。同时,15%Ti3C2/Bi4O5Br2具有很好的稳定性,经过5次循环催化,其催化率依然接近50.0%。研究发现,反应过程中主要的反应活性物质是e−和·O2−,光氧化产物主要为NO2−和NO3−。分析复合材料的光催化机制,发现光催化活性的提高主要得益于2D/2D Ti3C2/Bi4O5Br2异质结提高了电子与空穴的分离率,从而提高了光催化效率。这项工作提供了一个制备2D/2D纳米复合材料用于光催化降解环境污染物的有效方法,在缓解能源紧张与环境污染方面有巨大应用潜力。
杨晓庆, 杨华琳, 卢欢, 丁皓璇, 童妍心, 饶斐, 张鑫, 申茜, 高健智, 朱刚强. 高催化活性2D/2D Ti3C2/Bi4O5Br2纳米片异质结的构建及其可见光催化去除NO[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10), 2005008. doi: 10.3866/PKU.WHXB202005008
Xiaoqing Yang, Hualin Yang, Huan Lu, Haoxuan Ding, Yanxin Tong, Fei Rao, Xin Zhang, Qian Shen, Jianzhi Gao, Gangqiang Zhu. 2D/2D Ti3C2/Bi4O5Br2 Nanosheet Heterojunction with Enhanced Visible Light Photocatalytic Activity for NO Removal[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37(10), 2005008. doi: 10.3866/PKU.WHXB202005008
| 1 |
Fan W. G. ; Chan K. Y. ; Zhang C. X. ; Zhang K. ; Ning Z. ; Leung M. K. H Appl. Energy 2018, 225, 535.
doi: 10.1016/j.apenergy.2018.04.134 |
| 2 |
Jia Y. F. ; Li S. P. ; Gao J. Z. ; Zhu G. Q. ; Zhang F. C. ; Shi X. J. ; Huang Y. ; Liu C. L Appl. Catal. B 2019, 240, 241.
doi: 10.1016/j.apcatb.2018.09.005 |
| 3 |
Peng M. Q. ; Zhao R. ; Xia M. ; Li C. J. ; Gong X. L. ; Wang D. ; Xia D. S Fuel 2017, 200, 290.
doi: 10.1016/j.fuel.2017.03.062 |
| 4 |
Wang T. ; Liu H. Z. ; Zhang X. Y. ; Guo Y. H. ; Zhang Y. S. ; Wang Y. ; Sun B. M Fuel Process. Technol. 2017, 158, 199.
doi: 10.1016/j.fuproc.2017.01.011 |
| 5 |
Liu Z. M. ; Zhu J. Z. ; Li J. H. ; Ma L. L. ; Woo S. I ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6 (16), 14500.
doi: 10.1021/am5038164 |
| 6 |
Boubnov A. ; Carvalho H. W. P. ; Doronkin D. E. ; Gunter T. ; Gallo E. ; Atkins A. J. ; Jacob C. R. ; Grunwaldt J. D J. Am. Chem. Soc. 2014, 136 (37), 13006.
doi: 10.1021/ja5062505 |
| 7 |
Hu J. D. ; Chen D. Y. ; Li N. J. ; Xu Q. F. ; Li H. ; He J. H. ; Lu J. M Appl. Catal. B 2017, 217, 224.
doi: 10.1016/j.apcatb.2017.05.088 |
| 8 |
Dong G. H. ; Ho W. K. ; Zhang L. Z Appl. Catal. B 2015, 168–169, 490.
doi: 10.1016/j.apcatb.2015.01.014 |
| 9 |
Jin S. ; Dong G. H. ; Luo J. M. ; Ma F. Y. ; Wang C. Y Appl. Catal. B 2018, 227, 24.
doi: 10.1016/j.apcatb.2018.01.020 |
| 10 |
Yang X. Y. ; Cao X. J. ; Tang B. M. ; Shan B. L. ; Deng M. ; Liu Y. G J. Photochem. Photobiol. A 2019, 375, 40.
doi: 10.1016/j.jphotochem.2019.02.011 |
| 11 |
Wang H. ; Sun Y. J. ; Jiang G. M. ; Zhang Y. X. ; Huang H. W. ; Wu Z. B. ; Lee S. C. ; Dong F Environ. Sci. Technol. 2018, 52 (3), 1479.
doi: 10.1021/acs.est.7b05457 |
| 12 |
Jia Y. F. ; Li S. P. ; Ma H. X. ; Gao J. Z. ; Zhu G. Q. ; Zhang F. C. ; Park J. Y. ; Cha S. W. ; Bae J. S. ; Liu C. L J. Hazard. Mater. 2020, 382, 121121.
doi: 10.1016/j.jhazmat.2019.121121 |
| 13 |
Wang J. J. ; Tang L. ; Zeng G. M. ; Deng Y. C. ; Liu Y. N. ; Wang L. L. ; Zhou Y. Y. ; Guo Z. ; Wang J. J. ; Zhang C Appl. Catal. B 2017, 209, 285.
doi: 10.1016/j.apcatb.2017.03.019 |
| 14 |
Sun Z. C. ; Yu Z. Q. ; Liu Y. Y. ; Shi C. ; Zhu M. S. ; Wang A. J J. Colloid Interface Sci. 2019, 533, 251.
doi: 10.1016/j.jcis.2018.08.071 |
| 15 |
Wang Q. ; Wang W. ; Zhong L. L. ; Liu D. M. ; Cao X. Z. ; Cui F. Y Appl. Catal. B 2018, 220, 290.
doi: 10.1016/j.apcatb.2017.08.049 |
| 16 |
Chen Y. ; Jia G. ; Hu Y. F. ; Fan G. Z. ; Tsang Y. H. ; Li Z. S. ; Zou Z. G Sustain. Energy Fuels 2017, 1 (9), 1875.
doi: 10.1039/c7se00344g |
| 17 |
Zhang Z. Y. ; Huang J. D. ; Zhang M. Y. ; Yuan Q. ; Dong B Appl. Catal. B 2015, 163, 298.
doi: 10.1016/j.apcatb.2014.08.013 |
| 18 |
Guo F. ; Shi W. L. ; Li M. Y. ; Shi Y. ; Wen H. B Sep. Purif. Technol. 2019, 210, 608.
doi: 10.1016/j.seppur.2018.08.055 |
| 19 |
Cheng H. F. ; Huang B. B. ; Dai Y Nanoscale 2014, 6 (4), 2009.
doi: 10.1039/c3nr05529a |
| 20 |
Xia J. X. ; Ge Y. P. ; Di J. ; Xu L. ; Yin S. ; Chen Z. G. ; Liu P. J. ; Li H. M J. Colloid Interface Sci. 2016, 473, 112.
doi: 10.1016/j.jcis.2016.03.046 |
| 21 |
Chou S. Y. ; Chen C. C. ; Dai Y. M. ; Lin J. H. ; Lee W. W RSC Adv. 2016, 6 (40), 33478.
doi: 10.1039/c5ra28024a |
| 22 |
Zhang J. Y. ; Zhu G. Q. ; Li S. P. ; Rao F. ; Hassan Q. U. ; Gao J. Z. ; Huang Y. ; Hojamberdiev M ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11 (41), 37822.
doi: 10.1021/acsami.9b14300 |
| 23 |
Zhu G. Q. ; Li S. P. ; Gao J. Z. ; Zhang F. C. ; Liu C. L. ; Wang Q. Z. ; Hojamberdiev M Appl. Surf. Sci. 2019, 493, 913.
doi: 10.1016/j.apsusc.2019.07.119 |
| 24 |
Mao X. M. ; Xie F. X. ; Li M Mater. Lett. 2016, 166, 296.
doi: 10.1016/j.matlet.2015.12.090 |
| 25 |
Ji M. X. ; Di J. ; Ge Y. P. ; Xia J. X. ; Li H. M Appl. Surf. Sci. 2017, 413, 372.
doi: 10.1016/j.apsusc.2017.03.287 |
| 26 |
Liu D. ; Yao W. Q. ; Wang J. ; Liu Y. F. ; Zhang M. ; Zhu Y. F Appl. Catal. B 2015, 172–173, 100.
doi: 10.1016/j.apcatb.2015.01.037 |
| 27 |
Ding S. S. ; Mao D. J. ; Yang S. G. ; Wang F. ; Meng L. J. ; Han M. S. ; He H. ; Sun C. ; Xu B Appl. Catal. B 2017, 210, 386.
doi: 10.1016/j.apcatb.2017.04.002 |
| 28 |
Feng W. L. ; Luo H. ; Wang Y. ; Zeng S. F. ; Tan Y. Q. ; Zhang H. B. ; Peng S. M Ceram. Int. 2018, 44 (6), 7084.
doi: 10.1016/j.ceramint.2018.01.147 |
| 29 |
Li J. B. ; Yan D. ; Hou S. J. ; Li Y. Q. ; Lu T. ; Yao Y. F. ; Pan L. K J. Mater. Chem. A 2018, 6 (3), 1234.
doi: 10.1039/c7ta08261d |
| 30 |
Low J. X. ; Zhang L. Y. ; Tong T. ; Shen B. J. ; Yu J. G J. Catal. 2018, 361, 255.
doi: 10.1016/j.jcat.2018.03.009 |
| 31 |
Zhang H. L. ; Li M. ; Cao J. L. ; Tang Q. J. ; Kang P. ; Zhu C. X. ; Ma M. J Ceram. Int. 2018, 44 (16), 19958.
doi: 10.1016/j.ceramint.2018.07.262 |
| 32 |
Cai T. ; Wang L. L. ; Liu Y. T. ; Zhang S. Q. ; Dong W. Y. ; Chen H. ; Yi X. Y. ; Yuan J. L. ; Xia X. N. Liu C ; Liu C. B. ; et al Appl. Catal. B 2018, 239, 545.
doi: 10.1016/j.apcatb.2018.08.053 |
| 33 |
Gao Y. P. ; Wang L. B. ; Zhou A. G. ; Li Z. Y. ; Chen J. K. ; Bala H. ; Hu Q. K. ; Cao X. X Mater. Lett. 2015, 150, 62.
doi: 10.1016/j.matlet.2015.02.135 |
| 34 |
Yan P. T. ; Zhang R. J. ; Jia J. ; Wu C. ; Zhou A. G. ; Xu J. ; Zhang X. S J. Power Sources 2015, 284, 38.
doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.03.017 |
| 35 |
Li Z. Z. ; Zhang H. G. ; Wang L. ; Meng X. C. ; Shi J. J. ; Qi C. X. ; Zhang Z. S. ; Feng L. J. ; Li C. H J. Photochem. Photobiol. A 2020, 386, 112099.
doi: 10.1016/j.jphotochem.2019.112099 |
| 36 |
Li Y. J. ; Deng X. T. ; Tian J. ; Liang Z. Q. ; Cui H. Z Appl. Mater. Today 2018, 13, 217.
doi: 10.1016/j.apmt.2018.09.004 |
| 37 |
Peng C. ; Wang H. J. ; Yu H. ; Peng F Mater. Res. Bull. 2017, 89, 16.
doi: 10.1016/j.materresbull.2016.12.049 |
| 38 |
Li R. ; Liu J. X. ; Zhang X. F. ; Wang Y. W. ; Wang Y. F. ; Zhang C. M. ; Zhang X. C. ; Fan C. M Chem. Eng. J. 2018, 339, 42.
doi: 10.1016/j.cej.2018.01.109 |
| 39 |
Bai Y. ; Chen T. ; Wang P. Q. ; Wang L. ; Ye L. Q Chem. Eng. J. 2016, 304, 454.
doi: 10.1016/j.cej.2016.06.100 |
| 40 |
Xue Q. ; Zhang H. J. ; Zhu M. S. ; Pei Z. X. ; Li H. F. ; Wang Z. F. ; Huang Y. ; Huang Y. ; Deng Q. H ; Zhou J. ; et al Adv. Mater. 2017, 29 (15), 1604847.
doi: 10.1002/adma.201604847 |
| 41 |
Liu N. ; Lu N. ; Su Y. ; Wang P. ; Quan X Sep. Purif. Technol. 2019, 211, 782.
doi: 10.1016/j.seppur.2018.10.027 |
| 42 |
Bai X. J. ; Wang L. ; Wang Y. J. ; Yao W. Q. ; Zhu Y. F Appl. Catal. B 2014, 152–153, 262.
doi: 10.1016/j.apcatb.2014.01.046 |
| 43 |
Wang H. ; He W. J. ; Dong X. A. ; Wang H. Q. ; Dong F Chin. Sci. Bull. 2018, 63 (2), 117.
doi: 10.1016/j.scib.2017.12.013 |
| 44 |
Dong G. H. ; Ho W. K. ; Li Y. H. ; Zhang L. Z Appl. Catal. B 2015, 174–175, 477.
doi: 10.1016/j.apcatb.2015.03.035 |
| 45 |
Zhang W. D. ; Liu X. L. ; Dong X. A. ; Dong F. ; Zhang Y. X Chin. J. Catal. 2017, 38 (12), 2030.
doi: 10.1016/s1872-2067(17)62941-3 |
| 46 |
Rao F. ; Zhu G. Q. ; Hojamberdiev M. ; Zhang W. B. ; Li S. P. ; Gao J. Z. ; Zhang F. C. ; Huang Y. H. ; Huang Y J. Phys. Chem. C 2019, 123 (26), 16268.
doi: 10.1021/acs.jpcc.9b03961 |
| 47 |
Cao T. ; Huo W. C. ; Guo Z. Y. ; Jing C. ; Chen Y. X. ; Zhang Y. X. ; Zhou Z Appl. Surf. Sci. 2019, 498, 143848.
doi: 10.1016/j.apsusc.2019.143848 |
| 48 |
Zhu G. Q. ; Hojamberdiev M. ; Zhang S. L. ; Din S. T. U. ; Yang W Appl. Surf. Sci. 2019, 467–468, 968.
doi: 10.1016/j.apsusc.2018.10.246 |
| [1] | 吴琦, 王长华, 李莹莹, 张昕彤. 增强g-C3N4@BN范德华异质结界面上的三重态电子转移增强光催化合成H2O2[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100107 - . |
| [2] | 刘方璇, 刘子妍, 周国伟, 高婷婷, 刘文宇, 孙彬. 中空结构光催化剂[J]. 物理化学学报, 2025, 41(7): 100071 - . |
| [3] | 宋相海, 刘晓颖, 任智祥, 刘想, 汪梅, 吴元锋, 周伟强, 朱志, 霍鹏伟. 氮掺杂显著提升BiOBr光催化还原CO2性能研究[J]. 物理化学学报, 2025, 41(6): 100055 - . |
| [4] | 吴金往, 谢琦靖, 张成亮, 史海峰. 自旋极化增强ZnFe1.2Co0.8O4/BiVO4 S型异质结光催化性能降解四环素[J]. 物理化学学报, 2025, 41(5): 100050 - . |
| [5] | 雷嘉莉, 王娟, 张文慧, 王国宏, 梁子辉, 李金懋. TiO2/CdIn2S4 S型异质结光催化剂促进光催化产氢耦合香兰醇氧化[J]. 物理化学学报, 2025, 41(12): 100174 - . |
| [6] | 丁慧伟, 彭博, 王志豪, 韩巧凤. 铋基光催化剂的金属或非金属改性研究进展[J]. 物理化学学报, 2024, 40(4): 2305048 - . |
| [7] | RazaAsif Hassan, FarhanShumail, 余志贤, 吴艳. 用于高效制氢的双S型ZnS/ZnO/CdS异质结构光催化剂[J]. 物理化学学报, 2024, 40(11): 2406020 - . |
| [8] | 张珹博, 陶晓萍, 蒋文超, 郭俊雪, 张鹏飞, 李灿, 李仁贵. 微波辅助合成促进铬酸铋晶体的光生电荷分离[J]. 物理化学学报, 2024, 40(1): 2303034 - . |
| [9] | 王吉超, 乔秀, 史维娜, 贺景, 陈军, 张万庆. 多面体状Cu2O修饰片状BiOI的S型异质结构筑及光催化水蒸气中CO2转化性能研究[J]. 物理化学学报, 2023, 39(6): 2210003 - . |
| [10] | 周文杰, 景启航, 李家馨, 陈颖芝, 郝国栋, 王鲁宁. 有机光催化剂用于太阳能水分解:分子水平和聚集体水平改性[J]. 物理化学学报, 2023, 39(5): 2211010 -0 . |
| [11] | 谢垚, 张启涛, 孙宏丽, 滕镇远, 苏陈良. 聚合物半导体光催化合成过氧化氢:光氧化还原中心的空间分离和协同利用[J]. 物理化学学报, 2023, 39(11): 2301001 - . |
| [12] | 刘弘禹, 孟钢, 邓赞红, 李蒙, 常鋆青, 代甜甜, 方晓东. VOCs分子的半导体型传感器识别检测研究进展[J]. 物理化学学报, 2022, 38(5): 2008018 - . |
| [13] | 何科林, 沈荣晨, 郝磊, 李佑稷, 张鹏, 江吉周, 李鑫. 纳米SiC基光催化剂研究进展[J]. 物理化学学报, 2022, 38(11): 2201021 - . |
| [14] | 李开宁, 张梦曦, 欧小雨, 李睿娜, 李覃, 范佳杰, 吕康乐. 高活性氮化碳纳米片的制备策略[J]. 物理化学学报, 2021, 37(8): 2008010 - . |
| [15] | 周易, 欧阳威龙, 王岳军, 王海强, 吴忠标. 核壳结构NH2-UiO-66@TiO2的制备及其可见光下的甲苯降解性能研究[J]. 物理化学学报, 2021, 37(8): 2009045 - . |
|
||