Page 70 - 《精细化工》2020年第4期
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·704·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            1.3   光催化活性及稳定性评价方法                                表明 g-C 3 N 4 层状表面有 CQDs 引入。
                 采用 Rh B 的降解率，来评价所制催化剂的光催
            化活性。用 300 W 的氙灯模拟太阳能光源，考察不
            同 CQDs 含量的 g-C 3 N 4 /CQDs 催化材料的催化性能。
            具体实验方法如下：在 250  mL 光反应器中加入
            200 mL 质量浓度为 10  mg/mL 的 Rh  B 溶液，后加
            入 200 mg 所制光催化剂，在磁力搅拌下，避光暗反
            应 40 min，使之达吸附平衡。暗反应结束后，接通
            氙灯电源进行光反应，每隔 20 min 取一次样，每次
            从光反应瓶中取出约 4  mL 悬浊液，在离心机中以
            6000  r/min 的转速离心分离固体样品，取上清液稀
            释后用分光光度计测量其在 Rh  B 最大吸收波长
            554 nm 处的吸光度，记录每次取样的吸光度值。回

            收的固体光催化剂，经洗涤、过滤、干燥，再进行                             图 1  (a)  g-C 3 N 4 和(b)  g-C 3 N 4 /CQDs-3 的 SEM 图;  (c)
            下一次光催化实验，实验条件相同，回收循环测试                                   g-C 3 N 4 和(d) g-C 3 N 4 /CQDs-3 的 TEM 图
            次数为 4 次。Rh B 的降解率可用下式             [19] 计算：         Fig. 1    SEM images of (a) g-C 3 N 4  and (b) g-C 3 N 4 /CQDs-3;
                                      A   A                  TEM images of (c) g-C 3 N 4  and (d) g-C 3 N 4 /CQDs-3
                   D / %   0  t    100   0  t    100  （1）
                             0           A 0                  2.2.2    XRD 分析
            式中：D 为 Rh B 的降解率；ρ 0 为反应物 Rh B 初始                      图 2 为 CQDs、g-C 3 N 4 和 g-C 3 N 4 /CQDs-3 的 XRD
            质量浓度，g/L；ρ t 为反应至时刻 t 时反应物 Rh B 溶                  图。由图 2 可知，CQDs 在 2θ=25°有一个特征峰，
            液的质量浓度，g/L；A 0 为反应初始时 Rh B 溶液的                     结晶度较小；g-C 3 N 4 在 2θ=27.7°和 13.2°处有两个明
            吸光度值；A t 为反应至时刻 t 时 Rh B 溶液的吸光度。                   显的衍射峰，这两个衍射峰与 g-C 3 N 4 （002）和（100）
            1.4   光催化机理探讨                                      晶面有关；（002）晶面在 2θ=27.7°处的较强衍射峰
                 为了研究光催化机理，确定光催化降解 Rh B 过                      反映了体系中的晶面间堆积距离为 0.321  nm，
            程的主要中间活性物种，进行了羟基自由基（•OH）、                          2θ=13.2°的衍射峰反映了（100）晶面内三嗪基                [21] 。
                   +
            空穴（h ）、过氧化氢（H 2 O 2 ）和超氧阴离子自由基                     图 2 中可以看出，g-C 3 N 4 /CQDs-3 的衍射峰相对于
                 2–
            （•O ）的捕获实验。通过考察添加捕获剂前后光                            g-C 3 N 4 的衍射峰在位置上没有明显变化，由于 CQDs
            催化活性的变化，来确定主要活性物种。异丙醇                              的引入，使峰的强度减弱，结晶度降低，层的无序
            （IPA）是一种•OH 捕获剂，草酸铵（AO）是一种                         性增加   [22] ，比表面积增加，这与 N 2 吸附-脱附表征
             +
            h 捕获剂，过氧化氢酶（CAT）对 H 2 O 2 具有快速分                    结果相一致。同时，在 2θ=25°处出现新的 CQDs 特
                                             2–
            解作用，而对苯醌（BQ）是一种•O 捕获剂。通过                           征峰  [16] ，表明 CQDs 的成功引入。
            在上述光催化反应过程中分别加入 0.02  g 的 IPA、
            AO、CAT 和 BQ，相同条件下测定 Rh  B 浓度随时
            间的变化     [20] 。

            2    结果与讨论


            2.2   表征结果
            2.2.1    结构与形貌
                 采用 SEM 对 g-C 3 N 4 和 g-C 3 N 4 /CQDs-3 的表面
            形貌进行表征，TEM 对催化剂内部结构进行表征，

            结果如图 1 所示。由图 1a 和图 1b 可以看出 g-C 3 N 4
            和 g-C 3 N 4 /CQDs-3 都是类石墨层状结构，CQDs 的                 图 2  CQDs、g-C 3 N 4 和 g-C 3 N 4 /CQDs-3 的 XRD 图
                                                                Fig. 2    XRD patterns of CQDs, g-C 3 N 4  and g-C 3 N 4 /CQDs-3
            负载并没有改变 g-C 3 N 4 的主体结构，且两者都具有
            一定的团聚现象；由图 1c 可以清晰地看到，纯                            2.2.3    FTIR 分析
            g-C 3 N 4 的层状堆叠，表面较光滑；由图 1d 可以看出，                      图 3 为纯 g-C 3 N 4 和 g-C 3 N 4 /CQDs-3 复合材料的
            g-C 3 N 4 /CQDs-3 中 CQDs 结构与参考文献相一致        [16] ，  红外光谱。g-C 3 N 4 和 g-C 3 N 4 /CQDs-3 的光谱图相似，
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