{110}晶面取向Ag3PO4的可见光催化活性

2016-05-01
研发部

  从2010年以来,各种形貌和结构的Ag3PO4相继报道, 如零维结构的纳米晶体,一维结构的纳米纤维、微米管和纳米项链,二维结构的纳米树枝以及三维结构的四面体、菱形十二面体和三棱柱等。其中多面体Ag3PO4结构因具有独特的高活性晶面而表现出优越的光催化性能. 如Bi等采用离子交换法通过H2O2氧化Ag箔合成四面体Ag3PO4结构; Teng等采用水热法, 利用尿素中和磷酸释放NH3实现沉淀-溶解-重结晶的过程, 制备出新型四足Ag3PO4结构; Wang等利用二甲基甲酰胺(DMF)和水作为混合溶剂, 通过调节静电作用和超声时间合成三棱柱形Ag3PO4结构. 但是上述多面体Ag3PO4的合成中也均存在不足之处, 如使用了价格更为昂贵的Ag箔和有毒的DMF有机溶剂, 或者产生了污染性气体NH3等。因此,本文介绍了一种情结制备的Ag3PO4。

  采用简易水热法,利用AgNO3,PEG-6000,Na3PO4 12H2O,制备Ag3PO4,采用XRD,SEM,DRS,比表面积及孔隙分析仪,紫外-可见光谱仪,有机碳含量(TOC)分析仪等对所制备的样品进行分析。结果表明在可见光激发下,Ag3PO4多面体中分别产生导带e–和价带h+. 该h+较正的电位(2.55 V)表明其具有强氧化性, h+可直接氧化吸附于Ag3PO4表面的有机污染物. 而另一活性物种OH则可以通过h+或e–两种转移途径分别产生. 从价带h+的角度来讲, 由于其电位比OH/OH− (H2O)31的标准电极电势值2.38 V更正, 因此可将降解液中的OH–或H2O氧化为OH; 从导带e–的角度而言, 其可被吸附于催化剂表面的O2分子所捕获,32 但由于O2/ 的单电子转移电极电势为–0.046 V (vs SHE(标准氢电极)) 比Ag3PO4的导带电位(0.37 V)明显更负, 因此该单电子转移为热力学禁阻过程, 即体系中不易产生, 与前面所分析并非活性物种结果一致. 但O2捕获双电子反应O2 + 2e– + 2H+ = H2O2 (aq)的标准电极电势为+0.682V (vs SHE),34 比Ag3PO4的导带电位更正, 因此O2可通过该双电子转移过程还原为H2O2, 并进一步分解为OH. 通过上述过程, Ag3PO4中的光生e–-h+对得到了有效分离, 并一步转化为活性氧化物种, 参与有机污染物的光催化降解过程。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司