Page 72 - 《精细化工》2020年第4期

·706· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

空穴复合率导致对可见光的利用率很低。CQDs 具 由图 6a 可见，按国际纯粹与应用化学联合会
有很高的电子传输性能，能作为电子受体和电子供 （IUPAC）的分类属于Ⅳ型，H3 滞后环 [29] 。表明有
体提高各种光催化剂光生电子-空穴分离率，这与各 介孔的存在，主要为片状粒子堆积的狭缝孔 [30] 。与
种贵金属沉积催化剂表面修饰，促进催化剂表面光 g-C 3 N 4 相比，g-C 3 N 4 / CQDs-3 在各相对压力范围内
[8]
生电子快速捕获，增加光催化剂响应范围相类似 ； 均有较高的吸附，说明 g-C 3 N 4 /CQDs-3 的比表面积
另一方面，CQDs 的上转换效应 [11-12] 也可以增加 增大。由图 6b 可见，g-C 3 N 4 和 g-C 3 N 4 /CQDs-3 在宽
g-C 3 N 4 /CQDs 复合材料对光的吸收响应。 度 2~100 nm 的范围内有大量介孔和大孔存在；同
时，出现了 2 个较为明显的孔分布峰，较小的峰值
约为 3.8 nm，较大的峰值约为 32 nm。表 1 列出了
g-C 3 N 4 和 g-C 3 N 4 /CQDs-3 的 BET 比表面积、孔体积
和孔径数据。从表 1 可见，g-C 3 N 4 的比表面积和孔
2
3
体积都比较小，分别为 21 m /g 和 0.143 cm /g。
g-C 3 N 4 与 CQDs 复合后，g-C 3N 4/CQDs-3 的比表面积
和孔体积都有所增加，比表面积和孔体积分别为
3
2
52 m /g 和 0.216 cm /g；平均孔径由 22.3 nm 变为
17.1 nm，可能是由于 CQDs 的负载使其有所减小。
比表面积和孔体积的增加更有利于污染物的扩散和

图 5 g-C 3 N 4 和 g-C 3 N 4 /CQDs-3 的紫外-可见漫反射光谱 吸附，增加反应空间，从而有利于进一步提高其催
Fig. 5 UV-vis absorption spectra of g-C 3 N 4 and g-C 3 N 4 /CQDs-3 化活性。

2.3 N 2 吸附-脱附等温线 表 1 g-C 3 N 4 和 g-C 3 N 4 /CQDs-3 的基本属性参数
Table 1 Basic parameters of g-C 3 N 4 and g-C 3 N 4 /CQDs-3
g-C 3 N 4 和 g-C 3 N 4 /CQDs-3 的 N 2 吸附-脱附等温
2
3
催化剂 比表面积/(m /g) 孔体积/(cm /g) 孔径/nm
线及其孔径分布曲线如图 6 所示。
g-C 3N 4 21 0.143 22.3

g-C 3N 4/CQDs-3 52 0.216 17.1

2.4 光催化活性评价
在不同 CQDs 含量的 g-C 3 N 4 /CQDs 催化剂作用
下 Rh B 的降解率，结果如图 7 所示。从图 7 可以看
出，在光照前催化剂主要对 Rh B 存在吸附作用，其
中负载了 CQDs 的催化剂吸附作用更强，且复合量
越多吸附作用越强。这主要与 CQDs 纳米材料具有
大的比表面积，g-C 3 N 4 复合 CQDs 后，比表面积改
变有关。CQDs 的负载使得催化剂比表面积更大，
更有利于吸附作用。光照后，Rh B 浓度降低速率可
以看出催化活性的相对大小，浓度降低速率越快，
则活性越高。由此可见，负载 CQDs 后，随着 CQDs
含量的增加，复合材料的光催化活性呈现出先升高
后降低的规律。g-C 3 N 4 /CQDs-2、3、4 材料均比纯
g-C 3 N 4 （即 g-C 3 N 4 /CQDs-1）的光催化性能高，其中，
当加入 CQDs 含量为 1.5%时，光催化活性最大，即
g-C 3 N 4 /CQDs-3 复合材料的催化降解率（54.5%）最
大，是纯 g-C 3 N 4 的 1.38 倍。这表明适量的 CQDs
可以与 g-C 3 N 4 之间形成有效的接触面，有利于光生
图 6 g-C 3 N 4 和 g-C 3 N 4 /CQDs-3 的(a)N 2 吸附-脱附等
载流子的迁移，从而有效地抑制光生载流子的复合；
温线及(b)孔径分布曲线
Fig. 6 (a) N 2 adsorption-desorption isotherms and (b) 过量的 CQDs 会沉积在 g-C 3 N 4 表面，减弱 g-C 3 N 4
corresponding pore size distribution curves of 对光的吸收。其原因：一是，过多的 CQDs 会导致
g-C 3 N 4 and g-C 3 N 4 /CQDs-3 g-C 3 N 4 接受光照的有效面积变小 [14] ；二是过多的