Page 147 - 《精细化工》2023年第8期

第 8 期 顾 登，等: 2D WO 3 /Ag:ZnIn 2 S 4 Z 型异质结复合物的构筑及可见光催化性能 ·1761·

2.2 比表面积和孔隙度分析
为了进一步确定复合物微观结构的改变，利用
N 2 吸附-脱附法对 WO 3 和 WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 样
品进行了测试，结果如图 2 所示，比表面积和孔结
构特征数据见表 1。由图 2 可知，根据国际理论应
用化学会（IUPAC）分类，两种样品的吸附-脱附特
性曲线都属于Ⅴ型，且均有明显的 H3 型滞后环，说
明两种样品主要具有片状结构。由表 1 可知，WO 3 /
35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 的比表面积、孔体积和孔径分别约

为 WO 3 的 2.4、2.6 和 1.0 倍，为进一步提升 WO 3
光催化速率提供了稳定的反应场所。

表 1 比表面积和孔结构特征数据
Table 1 Specific surface area and pore structure characteristic
data
3
2
样品 比表面积/(m /g) 孔体积/(cm /g) 孔径/nm
WO 3 1.108 0.034 1.338
WO 3/35.0%
2.664 0.089 1.346
Ag:ZnIn 2S 4

图 1 WO 3 （a）和 WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 （b）的 TEM
图； WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 的 HRTEM （ c ）、
HAADF-STEM 图（d）、W（e）、O（f）、Ag（g）、
Zn（h）、In（i）、S（j）元素分布图及 EDS 能谱（k）；
样品的 XRD 谱图（l）

Fig. 1 TEM images of WO 3 (a) and WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4
(b); HRTEM (c), HAADF-STEM (d) images,
mappings elemental distribution of W (e), O (f), Ag
(g), Zn (h), In (i) and S (j) and EDS energy
spectrum (k) of WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 , as well as
XRD patterns of samples (l)
图 2 WO 3 和 WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 的 N 2 吸附-脱附等温线
WO 3 纳米片是 Ag:ZnIn 2 S 4 生长的成核剂，且为 Fig. 2 N 2 adsorption-desorption isotherms of WO 3 and
Ag:ZnIn 2 S 4 晶体的生长提供稳定的界面，这种紧密 WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4

的界面有利于电荷的传导。由图 1c 可见，WO 3 /35.0% 2.3 XPS 分析
Ag:ZnIn 2 S 4 的晶格界面分别对应 Ag:ZnIn 2 S 4 的(102) 利用 XPS 考察了 WO 3、Ag:ZnIn 2S 4 和 WO 3/35.0%
晶面（晶面间距为 0.32 nm [19] ）和 WO 3 的(202)、(022) Ag:ZnIn 2 S 4 样品的表面电子态和组成，结果见图 3。
晶面（晶面间距为 0.26、0.27 nm [26] ）。由图 1d 可见， 如图 3a 所示，WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 样品中所有元
WO 3 /35.0% Ag:ZnIn 2 S 4 的 HAADF-STEM 图对应于 素与 WO 3 、Ag:ZnIn 2 S 4 相对应，与元素映射图互为
图 1e~j 各元素分布和图 1k EDS 谱图分析。结果表 佐证，其中，Ag 的质量分数（0.15%）非常低，没
明，该复合物由 W、O、Ag、Zn、In 和 S 元素组成。 有明显的特征峰 [19] 。图 3b 为 WO 3 和 WO 3 /35.0%
其中，Cu 来源于载网。由图 1l 可见，纯组分 Ag:ZnIn 2S 4 Ag:ZnIn 2S 4 样品的 W 4f 5/2 （37.7 eV）与 W 4f 7/2 （35.6 eV）
6+
在 2θ=27.7°和 47.2°出现衍射峰，归属于六方相晶系 高分辨谱图，对应 W 特征峰 [27] 。图 3c 为 O 1s 的
[19]
ZnIn 2S 4 的(102)和(110)晶面（JCPDS No. 72-0773） 。 高分辨谱图，位于 530.4 和 530.9 eV 的峰归属于晶
单斜晶系的 WO 3 纳米片在 2θ=23.1°、23.6°和 24.4° 格氧（O L ）和羟基氧（O OH ），其结晶水的卫星峰明
出现了高强度衍射峰，分别归属于(002)、(020)和 显增强，原因在于吸附了水分子 [28] 。图 3d 为 Zn 2p
(200) 晶面（ JCPDS No. 43-1035 ） [26] 。在 各个 分裂为 Zn 2p 1/2（1045.0 eV）和 Zn 2p 3/2（1022.0 eV）
2+
WO 3 /Ag:ZnIn 2 S 4 异质结复合物的 XRD 谱图中，既有 对应于 Zn 的特征峰。图 3e 为 In 3d 分裂为 In 3d 3/2
3+
单斜晶系的 WO 3 纳米片的衍射峰，也有六方相晶系 （452.6 eV）和 In 3d 5/2 （445.1 eV）对应于 In 的特
Ag:ZnIn 2S 4 的衍射峰，且随着 Ag:ZnIn 2 S 4 负载量的增 征峰。图 3f 为 S 2p 分裂为 S 2p 1/2 （163.0 eV）和 S 2p 3/2
2–
大 ，其衍射峰 也逐渐明显，由此推断，形成了 （161.8 eV）对应于 S 的特征峰，Zn 2p、In 3d 和
WO 3 /Ag:ZnIn 2 S 4 异质结复合物。 S 2p 与文献[17]报道一致。结果表明，样品 WO 3 /