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Ag/K4Nb6O17异质结催化剂的制备、 光谱分析及光催化性能研究

Synthesis, Spectral Analysis and Photocatalysis of Ag/K4Nb6O17 Heterojunction Catalysts

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摘要

采用低温水热法成功制备了层状的K4Nb6O17半导体光催化材料。 考虑到水热合成的K4Nb6O17表面多羟基(Nb—OH)和端氧(NbO, Nb—O-)的特点, 采用Ag(en)+2配合物前驱体法制备了高度均匀分散的Ag/K4Nb6O17异质结光催化剂, 光催化性能评价结果表明, 半导体K4Nb6O17表面负载极少量的Ag, 其光催化降解甲基橙活性便得到大幅度提高, Ag的最佳负载量为0.5 at%。 综合XRD, FTIR, UV-Vis DRS, XRF和TEM表征结果, 对Ag/K4Nb6O17异质结光催化剂的作用机制进行了较详细地阐述并获得如下结论: (1)K4Nb6O17提供了降解有机染料分子的电子和空穴; (2)K4Nb6O17纳米晶上Ag粒子作为光生电子接受器, 促进了金属-半导体界面上电荷的转移, 有效地分离了光生电子-空穴对, 提高了光催化活性。

Abstract

K4Nb6O17 photocatalyst was successfully synthesized by low-temperature hydrothermal method with layer structure. Considering that a large number of hydroxyl (Nb—OH) and oxygen species (NbO, Nb—O-) exist on the surface of K4Nb6O17 synthesized by hydrothermal method, Ag(en)+2 precursors were employed to synthesize Ag/K4Nb6O17 heterostructure photo-catalysts with highly dispersed Ag. Photocatalytic performance evaluation results show that the photodegradation rate of MO for K4Nb6O17 was remarkably improved when a small amont of Ag was loaded. The best loading dose of Ag is 0.5 at%. Based on various characterizations results of XRD, FTIR, UV-Vis DRS, XRF and TEM, the photocatalytic mechanism of Ag/K4Nb6O17 heterostructure catalysts was illuminated in detail and the conclusions were drawn as follows: (1) K4Nb6O17 nanocrystals serve as electron and hole sources for degradation of an organic dye; (2) Ag nanoparticles on the surface of K4Nb6O17 nanocrystals act as a sink for the electrons, promote interfacial charge-transfer kinetics between the metal and semiconductor, improve the separation of photogenerated electron-hole pairs, and thus enhance the photocatalytic activity of Ag/K4Nb6O17 photocatalyst.

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补充资料

中图分类号:O657.3

基金项目:国家自然科学基金项目(20771025)和福建省重大专项项目(2005H201-2)资助

收稿日期:2009-10-26

修改稿日期:2010-01-28

网络出版日期:0001-01-01

作者单位    点击查看

张凤利:国家化学工业气体产品质量监督检验中心, 福建 福州350025
曹彦宁:福州大学化肥催化剂国家工程研究中心, 福建 福州350002
应松:国家化学工业气体产品质量监督检验中心, 福建 福州350025
陈熔:国家化学工业气体产品质量监督检验中心, 福建 福州350025
张汉辉:福州大学化肥催化剂国家工程研究中心, 福建 福州350002
郑起:福州大学化肥催化剂国家工程研究中心, 福建 福州350002

联系人作者:张凤利(flizhang@hotmail.com)

备注:张凤利, 女, 1981年生, 国家化学工业气体产品质量监督检验中心工程师

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引用该论文

ZHANG Feng-li,CAO Yan-ning,YING Song,CHEN Rong,ZHANG Han-hui,ZHENG Qi. Synthesis, Spectral Analysis and Photocatalysis of Ag/K4Nb6O17 Heterojunction Catalysts[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2010, 30(10): 2636-2640

张凤利,曹彦宁,应松,陈熔,张汉辉,郑起. Ag/K4Nb6O17异质结催化剂的制备、 光谱分析及光催化性能研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2010, 30(10): 2636-2640

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