Page 112 - 《精细化工》2022年第3期

·534· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

被排放到环境中，进而产生耐抗生素的病菌，对生 1 实验部分
态系统和人类健康带来危害 [1-2] 。TC 浓度较低时传
统的去除方法，如吸附法，只能将其从废水中转移 1.1 试剂与仪器
到固体吸附剂上，难以将其彻底除去 [3-4] 。半导体光 硝酸银、乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）、异
催化技术是一种高效去除水中污染物的技术，其光 丙醇（IPA）、无水乙醇，AR，广东光华科技有限公
催化过程可以简单概括为半导体材料受光激发后产 司；盐酸四环素、二水合钼酸钠、磷酸氢二钠，AR，
生电子-空穴对，电子和空穴分别迁移到半导体表 国药集团化学试剂有限公司；对苯醌（BQ，质量分
[5]
面，与电子供体和受体发生氧化还原反应 。但是 数 97%）、三聚氰胺（质量分数 99%），阿拉丁试剂
单一半导体催化剂存在太阳光利用效率低和光生电 （上海）有限公司；乙二醇，AR，成都金山化学试
子-空穴对复合率高等问题，严重制约了光催化技术 剂有限公司；五水合硝酸铋，AR，天津市大茂化学
在实际中的应用 [5-6] 。 试剂厂。
g-C 3 N 4 和 Bi 2 MoO 6 都是窄带隙半导体，具有可 SU8220 型扫描电子显微镜，牛津能谱公司；
见光吸收能力强、无毒、高化学稳定性等优点，成 Ultima Ⅳ型 X 射线衍射仪，日本理学公司；UV-2600
为光催化领域的研究热点，但是 g-C 3 N 4 较低的导电 型紫外-可见漫反射光谱仪，上海天美仪器有限公
率和 Bi 2 MoO 6 较高的光生载流子复合效率抑制了两 司；K-Alpha 型 X 射线光电子能谱仪，美国 Carl Zeiss
者的光催化活性 [7-8] 。对于常见半导体来说，形成异质 公司；ORBITRAP ELITE 型组合式质谱仪，美国 Thermo
[9]
结是最有效的提高其光催化降解能力的方法之一 。 Fisher 公司。
g-C 3 N 4 (–1.22 eV)具有比 Bi 2 MoO 6 (–0.38 eV)更负的 1.2 方法
导带，而 Bi 2 MoO 6 (2.34 eV)具有比 g-C 3 N 4 (1.57 eV) 1.2.1 g-C 3 N 4 的制备
更正的价带。从理论上来说，g-C 3 N 4 和 Bi 2 MoO 6 可 称取 10 g 三聚氰胺置于坩埚中，带盖在马弗炉
以形成异质结 [10] 。ZHEN 等 [11] 制备了 S 型的 g-C 3 N 4 / 中处理，以 5 ℃/min 的升温速度升至 550 ℃，恒温
Bi 2 MoO 6 异质结，研究指出，对于 S 型的 g-C 3 N 4 / 4 h，降温至室温后取出，研磨称重，获得约 5.1 g
Bi 2 MoO 6 在 g-C 3 N 4 和 Bi 2 MoO 6 之间形成内建电场， g-C 3 N 4 粉末样品。
能促进电子和空穴的有效分离。除了构建异质结外， 1.2.2 g-C 3 N 4 /Bi 2 MoO 6 的制备
引入助催化剂也是很好的提升光催化能力的方法， 称取 0.2289 g（0.0024 mol）g-C 3 N 4 溶于 20 mL
常见的助催化剂有 Pt、Pd、Ag 等 [12] 。但是这些贵金 无水乙醇中，搅拌下超声 30 min；同时，另一烧杯
属的价格比较昂贵，因此，科研人员主要采用以下 中分别称取 0.8433 g（0.0017 mol）五水合硝酸铋和
两种策略来满足实际应用的需要：一种是采用非金 0.2103 g（0.0008 mol）二水合钼酸钠，加入 10 mL
属材料如石墨烯或者活性炭等代替贵金属 [13] ，本课 乙二醇，搅拌 30 min，然后将其倒入上述装有 g-C 3 N 4
题组前期采用活性炭作为助催化剂，提高了光生载 的烧杯中，搅拌 1 h，转入 50 mL 高压反应釜中，置
流子分离效率的同时还提供了更多活性位点 [14] ；另 于烘箱中 160 ℃下恒温 12 h。降至室温后取出，离
外一种策略为降低贵金属的含量，采用含贵金属的 心洗涤，60 ℃烘干，获得 g-C 3 N 4 /Bi 2 MoO 6 样品。
金属氧化物 或者硫化物 来代替， 如 Ag 3 PO 4 和 Bi 2 MoO 6 的制备过程如上，不添加 g-C 3 N 4 。
[15-17] 1.2.3 g-C 3 N 4 /Bi 2 MoO 6 /Ag 3 PO 4 的制备
MoS 2 。Ag 3 PO 4 作为常见的半导体催化剂，光催
化能力强并且量子产率高，但是又由于自身光化学 称取 0.2667 g g-C 3 N 4 /Bi 2 MoO 6 溶于 30 mL 去离
稳定性差，在缺乏合适的电子清除剂时容易还原成 子水中，超声 30 min，加入 0.2378 g（0.0013 mol）
银单质而限制了其应用 [18] 。为了获得更好的光催化 硝酸银，搅拌 2 h。称取 0.1704 g（0.0014 mol）磷酸
性能，本研究将构建异质结和引入助催化剂两种方 氢二钠溶于 10 mL 去离子水中，将其滴加到上述混
法结合起来制备复合光催化剂。目前，鲜见将 g-C 3N 4、 合液中，避光搅拌 4 h，转入 40 mL 离心管，离心洗
Bi 2 MoO 6 和 Ag 3 PO 4 复合制得复合材料的报道。 涤，60 ℃烘干，获得黄色粉末状的 g-C 3N 4/Bi 2MoO 6/
Ag 3PO 4 样品；Ag 3PO 4 的制备过程同上，不加入
本研究先通过溶剂热法制备得到 g-C 3 N 4/Bi 2 MoO 6
前驱体，再通过共沉淀法将 Ag 3 PO 4 负载在前驱体 g-C 3N 4/Bi 2MoO 6；按照同样比例制备 g-C 3 N 4 /Ag 3 PO 4
上，合成 g-C 3 N 4 /Bi 2 MoO 6 /Ag 3 PO 4 复合物并进行表 催化剂，步骤同上，将 g-C 3 N 4 /Bi 2 MoO 6 换成 g-C 3 N 4 ；
征，其活性和稳定性通过降解 TC 来进行评估，最 按照制备 g-C 3 N 4 /Bi 2 MoO 6 /Ag 3 PO 4 复合材料的比例
后根据降解 TC 的活性物种和 TC 降解的中间产物提 将 g-C 3 N 4 、Bi 2 MoO 6 和 Ag 3 PO 4 混合在一起，得到
出了在可见光下降解 TC 的可能机理和降解路径。 g-C 3 N 4 +Bi 2 MoO 6 +Ag 3 PO 4 混合物。