Page 66 - 《精细化工》2021年第3期

·486· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

电子-空穴的复合率，提高了光催化性能 [32] 。然而，
随着 g-C 3 N 4 含量的进一步增加，光催化效果有所降
低，可能由于 g-C 3 N 4 和 Ag 3 PO 4 的比例不合适，从
而降低了 Ag 3 PO 4 纳米颗粒上光诱导电子向 g-C 3N 4
表面转移的效率，导致降解率下降 [33] 。
2.6 光催化剂降解 MB 机理研究
为了探究 Ag 3 PO 4 /g-C 3 N 4 复合光催化剂降解
MB 的光催化反应机理，在反应体系中添加不同的
化学试剂（加入量均为 1.5 mL）来捕捉不同的活性

图 4 Ag 3 PO 4 、g-C 3 N 4 和 AC 0.7 的 PL 谱图 物种，实验方法同 1.3 节。添加乙二胺四乙酸
Fig. 4 PL spectra of Ag 3 PO 4 , g-C 3 N 4 and AC 0.7 （EDTA）用以捕获空穴、叔丁醇（TBA）捕获•OH、
硝酸银捕获 e 、对苯醌(BQ)捕获•O 2 ，空白组加等量
–
–
2.5 光催化降解 MB 性能
的去离子水，结果如图 6 所示。
图 5 是 Ag 3 PO 4 、g-C 3 N 4 和 Ag 3 PO 4 与 g-C 3 N 4
不同物质的量比 Ag 3 PO 4 /g-C 3 N 4 光催化剂的光降解
曲线。

图 6 活性捕捉剂对 MB 降解率的影响
Fig. 6 Effect of active capture agent on MB degradation
rate

图 5 Ag 3 PO 4 、g-C 3 N 4 和 Ag 3 PO 4 与 g-C 3 N 4 不同物质的量 由图 6 可知，对于纯 g-C 3 N 4 ，在添加硝酸银和
– –
比 Ag 3 PO 4 /g-C 3 N 4 对 MB 的降解率 BQ 后，MB 降解率下降明显，表明 e 和•O 2 是 g-C 3 N 4
Fig. 5 Degradation rate of MB by Ag 3 PO 4 , g-C 3 N 4 and 光降解 MB 的主要活性物质，由于 g-C 3 N 4 的导带
Ag 3 PO 4 /g-C 3 N 4 composites with different molar （CB）电位为负值（–1.40 V），比 O 2 /•O 2 （–0.33 V）
–
ratios of Ag 3 PO 4 to g-C 3 N 4
更负，所以 g-C 3 N 4 的光生电子具有较强的还原能力，
–
由图 5 可见，Ag 3 PO 4 、g-C 3 N 4 和 Ag 3 PO 4 /g-C 3 N 4 可以将 O 2 还原成•O 2 ，以降解有机染料。纯 Ag 3 PO 4
对 MB 均有不同程度的降解效果，随着降解时间的 在加入 EDTA 后 MB 降解率急剧下降，仅为 2.9%，
+
所以 h 是 Ag 3 PO 4 降解 MB 的主要活性物质，考虑
延长，MB 降解率逐渐增加。然而，Ag 3 PO 4 /g-C 3 N 4
–
光催化降解 MB 的性能明显高于纯 g-C 3 N 4 。AC 0.2 、 到 Ag 3 PO 4 的价带（VB）为 2.98 V，比 OH /•OH
+
AC 0.3、AC 0.5、AC 0.7、AC 1.0、AC 1.2 在光照 60 min 后， （2.40 V）更正，所以位于 Ag 3 PO 4 VB 的 h 有很强
MB 降解率（包括黑暗条件）依次为 77.29%、98.93%、 的氧化能力。AC 0.7 在添加 EDTA 和硝酸银的情况
100%、100%、97.74%和 97.61%。随着 g-C 3 N 4 含量 下，MB 的降解率明显下降。由此可知，AC 0.7 光催
–
+
化降解 MB 的主要活性物质为 h 和 e 。加入 BQ 的
逐渐增大，光催化降解效率也逐渐增加。当 Ag 3 PO 4
–
与 g-C 3 N 4 的物质的量比为 1.00∶0.70 时，光催化降 降解率也有所下降，说明•O 2 起次要作用。结果表明，
解性能最好（与 AC 0.5 相比，由于 AC 0.7 的溶液颜色 Ag 3 PO 4 /g-C 3 N 4 可能遵循 Z 型光催化反应机制（如图
消失更快，所以根据实验过程中颜色的变化，认为 7 所示），而不是双电荷转移机制。
AC 0.7 的光催化降解性能最好），在暗反应 30 min， 进一步分析 Ag 3 PO 4 /g-C 3 N 4 形成 Z 型异质结的
达到吸附平衡后，光照 30 min，MB 的降解率已达 可能性，相关示意图如图 7 所示。由于 g-C 3 N 4 费米
到 100%。这是由于 g-C 3 N 4 的薄片状结构对纳米球 能级比 Ag 3 PO 4 的费米能级高，在光照下，当这两个
状 Ag 3 PO 4 起到了很好的分散作用，增加了反应活性 半导体物理接触时，界面上的电荷会发生转移，即
–
+
位点，同时 Z 型复合光催化剂的形成，降低了光生 Ag 3 PO 4 CB 上的 e 与 g-C 3 N 4 VB 上的 h 相结合，发