Page 173 - 《精细化工》2022年第7期
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第 7 期                殷   超,等: PS 协同 Z 型异质结二维 BiOI/g-C 3 N 4 光催化降解四环素                    ·1459·


            度(ρ,mg/L)标准曲线方程为 A=0.0323ρ+0.0015,                 分别归属于三嗪环结构和共轭芳香体系层间堆积的
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            R =0.9999。                                         特征峰,这与 g-C 3 N 4 标准卡片(JCPDS No. 87-1526)
                 以 30 W  LED 为光源来光催化降解 TC 水溶液                  相符  [17] ,而纯 BiOI 样品衍射峰也能完美对应 BiOI
            (质量浓度为 10 mg/L),在 100 mL TC 溶液中加入                  的标准卡片(JCPDS No. 10-0445),其中,2θ=30.1°
            25 mg 光催化剂;照射前,悬浮液在黑暗中搅拌                           和 31.9°处的衍射峰对应 BiOI(102)和(110)晶面         [10] 。
            30 min 以确保 TC 在光催化剂上能达到吸附-脱附平                      在 BICN-x 的 XRD 谱图中均能观察到 g-C 3 N 4 和 BiOI
            衡;光反应 60 min,根据实验条件加入 PS,每隔一                       的衍射峰,表明两种半导体成功结合,但随着 BiOI
            定时间用 0.22 µm 的滤头取样 2 mL,用紫外-可见分                    占比的增加,g-C 3 N 4 的衍射峰强度逐渐减弱。由图
                                                                                           –1
            光光度计检测降解过程中 TC 的质量浓度。光催化                           1b 可知,在 807 及 1241~1630 cm 之间的吸收峰分别
            降解 TC 的动力学曲线拟合方程和降解率(或吸附                           归属于 g-C 3 N 4 中典型的三嗪单元和芳香族 C—N 键
                                                                                    –1
            率)如式(1)、(2)所示:                                     的伸缩振动,而 3448 cm 处归属于 O—H 键和 N—H
                                                                                            –1
                             –ln(ρ/ρ 0 ) = kt         (1)      键的拉伸振动      [18] 。BiOI 在 494 cm 处的吸收峰归属
                                                                                                 –1
                    /% = ∆ρ/ρ 0 ×100 = [(ρ 0 –ρ)/ρ 0 ]×100   (2)   于 Bi—O 键的伸缩振动,在 1630 cm 处的吸收峰
            式中:ρ 为 t 时刻 TC 的质量浓度,mg/L;ρ 0 为初始                  对应于—OH 的弯曲振动。对于 BICN-x 的 FTIR 谱
            TC 的质量浓度,mg/L;η 为降解率(或吸附率),                        图,可以同时观察到 g-C 3 N 4 和 BiOI 的特征吸收峰。
            %;Δρ 为 t 时间后 TC 降低的质量浓度,mg/L;k                     2.1.2  SEM 和 HRTEM 分析
                                –1
            为反应速率常数,min ;t 为反应时间,min。                              为了证明 g-C 3 N 4 和 BiOI 之间形成了异质结,
                                                               采用 SEM 对 g-C 3 N 4 、BiOI 和 BICN-3 的形貌进行了
            2   结果与讨论                                          分析,采用 HRTEM 对 BICN-3 进行了测试,结果如
                                                               图 2 所示。
            2.1    催化剂表征

            2.1.1  XRD 及 FTIR 分析
                 对原始 BiOI 和 BICN-x 样品进行了 XRD 及
            FTIR 测试,结果见图 1。
















                                                               图 2  g-C 3 N 4 (a)、BiOI(b)和 BICN-3(c)的 SEM 图
                                                                    及 BICN-3 的 HRTEM 图(d)
                                                               Fig. 2    SEM images of g-C 3 N 4  (a), BiOI (b) and BICN-3(c)
                                                                     as well as HRTEM image of BICN-3 (d)

                                                                   由图 2a 可见,g-C 3 N 4 具有典型的不规则 2D 层
                                                               状结构,呈现出松散的团聚体。由图 2b 可清楚地观
                                                               察到,纯 BiOI 是由纳米板组成的 2D 枫叶层状结构,
                                                               更加规则均匀      [19] 。由图 2c 可见,BICN-3 的层状结
                                                               构表现出 g-C 3 N 4 和 BiOI 共同的优点,层状结构均
                                                               匀且纳米片更小,从枫叶状裂解为雪花状。由图 2d

            图 1  BiOI 和 BICN-x 的 XRD 谱图(a)及 FTIR(b)谱图          可以明显观察到,BiOI 纳米片沉积在 g-C 3 N 4 上,说
            Fig. 1    XRD patterns (a) and FTIR spectra (b) of BiOI and   明该 Z 型异质结构建成功。
                   BICN-x
                                                               2.1.3  BET 分析
                 由图 1a 可见,BICN-x 在 2θ=12.9°和 27.5°处的               对 g-C 3 N 4 和 BICN-x 样品进行了 BET 测试,结
            衍射峰对应于正交相 g-C 3 N 4 的(100)和(002)晶面,                果如表 1 所示。
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