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·1432· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

2.2.2 H 2 O 2 对催化剂性能的影响 改变，但最终降解的 RhB 浓度分别减少了 12.6%、
上述实验结果表明，适量的 H 2 O 2 可以有效提高 64.0%、10.9%。由此可以得出，在 H 2 O 2 的协同作

+
降解效率，因此，H 2 O 2 的浓度是影响该光催化反应 用下，·OH、h 、·O 2 对于 RhB 的降解均起到了一
+
的重要因素。为探究 H 2 O 2 浓度对催化剂降解效率的 定的作用，且 h 为实验过程中的主要活性中间体。
影响，向 6 组 RhB 溶液中分别加入 0.0、0.2、0.5、 上述实验结果表明，H 2 O 2 对催化剂的催化性能
1.0、2.0、4.0 mL H 2 O 2 溶液，为保证实验的可比性， 有着至关重要的作用，H 2 O 2 是反应体系中·OH 的
分别对应加入 4.0、3.8、3.5、3.0、0.0 mL 去离子水。 重要来源；然而，捕获实验表明，降解过程中·OH
+
如图 5 所示，在滴加 H 2 O 2 溶液 0.0~4.0 mL 的范围 虽起到一定作用，但主要活性中间体为 h 。由此可
内，随着 H 2 O 2 的增加，RhB 的降解效率逐渐提高， 以得出结论，在光催化降解过程中，H 2 O 2 起到的主
但效率提高的程度逐渐减小；当 H 2 O 2 溶液体积增加 要作用是作为电子受体抑制光生电子-空穴的复合
至 1.0 mL 后,继续增加 H 2 O 2 溶液的量，催化剂效率 （反应 1），而并非主要作为·OH 的来源（反应 2）；
基本上保持不变。由此可推测，随着 H 2 O 2 浓度的提 此外，过多的 H 2 O 2 有可能会成为·OH 的清除剂（反
高，催化剂的催化效率不会一直改善，在实验范围 应 3），使得·OH 的浓度降低，不利于 RhB 的降解。
内，H 2 O 2 溶液的最佳用量为 4.0 mL，可以在最大程 e  H  2 O 2 O  H O  H  ( 反应 1)
度上提升催化剂的性能以实现污染物的降解。 HO  hv  ( 反应 2)
2 OH
2 2
 OH H O 2 2   OOH+H O 2 ( 反应 3)
因此，可推测出在 H 2 O 2 的协 同作用下
PCN-600(Zn)降解 RhB 的可能机理如下所示：

图 5 RhB 的降解曲线
Fig. 5 Degradation curves of RhB

2.2.3 光催化机理 在可见光照射下，当光的能量大于或等于
为了探究光催化反应过程中的主要活性中间 PCN-600(Zn)的禁带宽度时，PCN-600(Zn)吸收光的
体，进行了捕获实验。在上述相同实验条件下，向 能量，使得处于价带上的电子跃迁到其导带，并在
+
反应体系中分别加入 3 mmol IPA、TEOA 以及 N 2 ， 价带上生成 h 。光生电子-空穴迁移到催化剂表面，

+
作为·OH、h 、·O 2 的捕获剂，结果如图 6 所示。 与催化剂表面吸附的 H 2 O、H 2 O 2 、O 2 等生成具有强

氧化性的·OH、·O 2 ，以降解 RhB 染料。
2.2.4 催化性能的比较
为了更好地说明 PCN-600(Zn)的催化效果，将
其与已经报道的具有相同卟啉配体的 PCN-222(Zn)
进行了比较。由图 3a 的紫外-可见漫反射光谱可知，
PCN-600(Zn)的可 见光吸收范围稍大于 PCN-222
(Zn)，且禁带宽度较小，说明 PCN-600(Zn)受光激发
产生电子-空穴所需的能量更小，能够更高效地利用
可见光。图 7 为相同条件下 PCN-600(Zn)和 PCN-222

(Zn)对 RhB 的降解曲线。
图 6 RhB 的捕获实验 由图 7 可知，PCN-600(Zn)对于染料的吸附量远
Fig. 6 RhB's capture experiments
远低于 PCN-222(Zn)，前者仅吸附了初始浓度的
加入不同的捕获剂，催化剂的催化效率均有所 5.2%，并较快达到吸附 平衡，而后 者吸附了约

降低。在相同的条件下，加入了 IPA、TEOA、N 2 18.3%；尽管如此，PCN-600(Zn)的降解效率却远远
的反应体系中，催化剂对于染料的吸附量并未明显 高于 PCN-222(Zn)，在光照 270 min 后，前者剩余