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·902· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

催化剂对 O 2 吸附能力随着浓硫酸量的增加表现出
先提高后降低的趋势。这是由于过多的浓硫酸会改
变催化剂的形貌，降低其比表面积导致的。

图 6 制备催化剂的 EIS（a）和 PL（b）光谱，g-C 3 N 4 （c）
和 HSO-CN(2) (d)在 O 2 与 Ar 混合气氛下的 PL 光谱
Fig. 6 EIS (a) and PL spectra (b) of the as-prepared
catalysts under air atmosphere, the comparison of
PL intensity of neat g-C 3 N 4 (c) and HSO-CN(2) (d)
图 5 制备催化剂的 O 2 -TPD 测试结果 under mixed atmospheres of O 2 and Ar
Fig. 5 O 2 -TPD curves of neat g-C 3 N 4 and sulfate modified
g-C 3 N 4 catalysts 光生电子-空穴对的有效分离能保证提供充足

图 6 为制备催化剂的电化学阻抗谱图及荧光光 的光电子用于还原 O 2 分子。由图 6a 可见，纯 g-C 3 N 4
的圆弧半径最大，表明其电荷转移电阻大，不利于
谱图。其中，图 6b 中激发波长为 255 nm，图 c、d
电荷传输 [35-37] 。硫酸根改性后催化剂的阻抗谱圆弧
中的百分数为体积分数。
半径显著减小，说明改性后催化剂的电荷迁移效率
提高。HSO-CN(2)的阻抗弧半径最小，表示该催化
剂具有最高效的界面电荷迁移速率，能最有效地分
离光生电子-空穴对。纯 g-C 3 N 4 在 460 nm 附近具有
荧光发射峰，与 UV-Vis 图谱中的吸收边界相一致。
硫酸根改性后，催化剂的荧光发射峰的形态与纯
g-C 3 N 4 相类似，峰强度显著降低，说明硫酸根改性
催化剂发生了明显的荧光猝灭现象。HSO-CN(2)的
PL 峰强度最低，说明其具有最高效的光生电荷分离
能力，这与 EIS 的结果相一致。这可能是由于硫酸
根改性后提高了催化剂对 O 2 的吸附能力导致的。催
化剂吸附 O 2 分子后，光照产生的光电子能从催化剂
表面向 O 2 分子转移，抑制了电子-空穴对的复合。
为验证上述观点，分别测试了纯 g-C 3 N 4 和
HSO-CN(2)在不同气氛下的 PL 光谱, 结果如图 6c、

d 所示。从图 6c 中可以看出，纯 g-C 3 N 4 在不同 O 2
浓度气氛下的 PL 光谱形态几乎相同，荧光强度相
近，说明 O 2 气氛不能提高纯 g-C 3 N 4 的光生电荷分
离效率。而对于 HSO-CN(2)，随着气氛中 O 2 浓度的
提高，其 PL 谱峰强度显著降低，说明 O 2 气氛有利
于 HSO-CN(2)的光生电荷分离效率的提高，如图 6d
所示。这是由于纯 g-C 3 N 4 本身对 O 2 的吸附能力就
很弱，提高气氛中的氧含量并不能促进 O 2 在催化剂
表面的吸附，因此对其光生电荷分离效率无影响。
而 HSO-CN(2)对 O 2 有很强的吸附能力，气氛中 O
含量越高，催化剂能吸附的 O 2 分子越多，光照后
更多的光电子能被 O 2 分子捕获，导致电荷分离效率
提高。