固相反应合成ZnO/g-C3N4光催化剂及光催化性能

doi:10.11962/1006-4990.2019-0579

无机盐工业 ›› 2020, Vol. 52 ›› Issue (10): 157-160.doi: 10.11962/1006-4990.2019-0579

固相反应合成ZnO/g-C₃N₄光催化剂及光催化性能

冯燕翔(),张旺玺(),梁宝岩

中原工学院材料与化工学院,河南郑州 450007

收稿日期:2020-04-18 出版日期:2020-10-10 发布日期:2020-11-24
作者简介:冯燕翔（1991— ）,女,硕士研究生,从事光催化材料的制备及表征研究;E-mail： 357827404@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51864028);河南省教育厅重点项目(17A430034);河南省教育厅重点项目(18A430035);河南省创新型科技优秀团队(CXTD2013048)

Study on synthesis of ZnO/g-C₃N₄ photocatalysts using solid phase reaction method and their photocatalytic property

Feng Yanxiang(),Zhang Wangxi(),Liang Baoyan

Materials and Chemical Engineering School,Zhongyuan University of Technology,Zhengzhou 450007,China

Received:2020-04-18 Published:2020-10-10 Online:2020-11-24

摘要/Abstract

摘要：

以乙酸锌、氢氧化钠和g-C₃N₄粉末为原料,并添加十二烷基苯磺酸钠粉末作为表面活性剂,采用室温固相研磨法制备了ZnO/g-C₃N₄光催化剂。并研究了复合材料的光催化性能。研究结果表明,经固相研磨后,会形成ZnO/g-C₃N₄复合材料,g-C₃N₄充分细化成薄片状。添加十二烷基苯磺酸钠粉末促进了g-C₃N₄发生相变。当g-C₃N₄含量较低时,产物的形貌呈现为纳米花,实际上是因为大量的氧化锌纳米片负载到g-C₃N₄片上。当g-C₃N₄含量较高时,产物为二维纳米片,由氧化锌纳米颗粒负载到g-C₃N₄片上。合成的ZnO/g-C₃N₄复合材料对亚甲基蓝表现出良好的可见光催化活性。

关键词: ZnO, g-C₃N₄, 光催化, 固相研磨

Abstract:

ZnO/g-C₃N₄ photocatalysts were prepared by solid-state grinding method at room temperature using Zn（CH₃COO）₂,NaOH and g-C₃N₄ powders as raw materials.Sodium dodecylbenzenesulfonate powder was added as a surfactant.The photocatalytic properties of the composites were studied.Results showed that ZnO/g-C₃N₄ composites formed after solid-state grinding and that g-C₃N₄ was refined into thin sheets.The addition of sodium dodecylbenzenesulfonate powder promoted the phase transformation of g-C₃N₄.When the content of g-C₃N₄ was low,the product assumed a nanoflower morphology,which was composed of a large number of ZnO nanosheets loaded on g-C₃N₄ flakes.When the content of g-C₃N₄ was higher,the produc presented many 2D g-C₃N₄ nanosheets loaded by ZnO nanocrystals.The synthesized ZnO/g-C₃N₄ composites exhibited good visible-light photocatalytic activity to methylene blue.

Key words: ZnO, g-C₃N₄, photocatalysis, solid-phase grinding

中图分类号:

TQ426.6

冯燕翔,张旺玺,梁宝岩. 固相反应合成ZnO/g-C₃N₄光催化剂及光催化性能[J]. 无机盐工业, 2020, 52(10): 157-160.

Feng Yanxiang,Zhang Wangxi,Liang Baoyan. Study on synthesis of ZnO/g-C₃N₄ photocatalysts using solid phase reaction method and their photocatalytic property[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2020, 52(10): 157-160.

图/表 8

表1

图1

图2

图3

图4

图5

图6

表2

参考文献 10

[1]	Hoffmann M R, Martin S T, Choi W, et al. Environmental applications of semiconductor photocatalysis[J]. Chemical Reviews, 1995,95(1):69-96.
[2]	Osman H, Su Z, Ma X, et al. Synjournal of ZnO/C nanocomposites with enhanced visible light photocatalytic activity[J]. Ceramics International, 2016,8(42):10237-10241.
[3]	Zhu L Y, Liu Z R, Xia P F, et al. Synjournal of hierarchical ZnO & graphene composites with enhanced photocatalytic activity[J]. Ceram.Int., 2018,1(44):849-856.
[4]	Wang X, Blechert S, Antonietti M. Polymeric graphitic carbon nitride for heterogeneous photocatalysis[J]. ACS Catalysis, 2012,2(8):1596-1606.
[5]	Adhikari S P, Pant H R, Kim H J, et al. Deposition of ZnO flowers on the surface of g-C₃N₄ sheets via hydrothermal process[J]. Ceram.Int., 2015,10(41):12923-12929.
[6]	Chen D M, Wang K W, Ren T Z, et al. Synjournal and characterization of the ZnO/mpg C₃N₄ heterojunction photocatalyst with enhanced visible light photoactivity[J]. Dalton Transactions, 2014,43(34):13105-13114.
[7]	Cao J, Gong Y, Wang Y, et al. Cocoon-like ZnO decorated graphitic carbon nitride nanocomposite:Hydrothermal synjournal and ethanol gas sensing application[J]. Materials Letters, 2017,13(198):76-80.
[8]	Kumar S, Baruah A, Tonda S, et al. Cost-effective and eco-friendly synjournal of novel and stable N-doped ZnO/g-C₃N₄ core-shell nanoplates with excellent visible-light responsive photocatalysis[J]. Nanoscale, 2014,6(9):4830-4842.
[9]	Pawar R C, Son Y, Kim J, et al. Integration of ZnO with g-C₃N₄ structures in core-shell approach via sintering process for rapid detoxification of water under visible irradiation[J]. Curr.Appl.Phys., 2016, 1(16):101-108.
[10]	Liu W, Wang M, Xu C, et al. Significantly enhanced visible-light photocatalytic activity of g-C₃N₄ via ZnO modification and the mechanism study[J]. Journal of Molecular Catalysis A:Chemical, 2013,9(15):368-369.

样品名称	m [Zn（CH₃COO）₂]	m （NaOH）	m（十二烷基苯磺酸钠）	m （g-C₃N₄）
ZnO/g-C₃N₄	3.67	8	0.00	0.086
L-ZnO/g-C₃N₄	3.67	8	3.06	0.086
H-ZnO/g-C₃N₄	3.67	8	3.06	1.087

催化剂	光源	功率/ W	光照距离/ cm	光照强度/（mW·cm^-2）	催化剂质量浓度/（g·L^-1）	污染物质量浓度/（mg·L^-1）	时间/ min	降解率/ %
ZnO/g-C₃N₄	氙灯	500	10	158	1.30	MB （10）	100	99.0
ZnO/C^[2]	氙灯	200	20	—	0.50	MB （20）	30	99.3
ZnO/GO^[3]	氙灯	300	10	—	1.00	RhB （10）	35	98.5
ZnO/g-C₃N₄^[5]	水银蒸汽灯	300	5	—	0.67	MB （1）	90	100.0
ZnO/mpg-C₃N₄^[6]	氙灯	500	—	—	0.50	MB（12.8）	150	82.5
N掺杂ZnO/g-C₃N₄^[8]	氙灯	300	—	115	0.25	RhB （5）	60	99.9
ZnO/g-C₃N₄^[9]	—	—	—	50	0.20	RhB（4）	100	85.0
ZnO/g-C₃N₄^[10]	氙灯	500	11	—	2.00	RhB （10）	150	97.6

[1]	史王芳, 张永胜. 混凝土基非金属硼掺杂富氮氮化碳降解NO _x 性能研究[J]. 无机盐工业, 2025, 57(3): 116-123.
[2]	李子罕, 张佳琦, 李世卓, 李欣雨, 刘少卓, 王一豪, 郝玉翠, 刘剑, 李彦华. CdS/g-C₃N₄复合光催化剂的合成及催化机理研究[J]. 无机盐工业, 2025, 57(3): 124-132.
[3]	孙庆昊, 李克艳, 郭新闻. Pd/ZnIn₂S₄纳米片光催化苯甲醇氧化耦合产氢的研究[J]. 无机盐工业, 2025, 57(1): 113-119.
[4]	刘光明. C₃N₅/NH₂-MIL-125（Ti）改性混凝土砂浆光催化和力学性能研究[J]. 无机盐工业, 2025, 57(1): 120-128.
[5]	张飞刚, 刘中利. CuO/g-C₃N₄复合材料在有机染料降解和超级电容器中的应用研究[J]. 无机盐工业, 2025, 57(1): 129-136.
[6]	石萌轲, 范赵亚, 岳峰, 张硕, 孟阳, 张宏忠. 空气中CO₂电辅助式光催化高选择性转化的研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(9): 154-163.
[7]	孙延龙, 袁广胜, 王红军. 基于钯修饰的介孔TiO₂纳米棒高效光降解四环素的研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(9): 147-153.
[8]	张国强, 戎西林, 肖振芳, 薛自然, 程昊, 冯军, 刘泉, 陆瑶, 黄文艺. 甘蔗渣碳气凝胶负载纳米氧化锌的制备及其光催化性能研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(8): 131-138.
[9]	王雅雯, 王芳芳, 耿司宇, 鞠佳, 陈雷, 陈常东. SrTiO₃-SrWO₄的制备及其光催化性能研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(7): 143-149.
[10]	刘敏, 黄秀, 张理元. S型异质结光催化剂的研究进展[J]. 无机盐工业, 2024, 56(7): 18-27.
[11]	李江朋, 张慧斌. 三维多孔LaFeO₃/CeO₂/SrTiO₃光芬顿和光催化协同脱色亚甲基蓝[J]. 无机盐工业, 2024, 56(5): 141-148.
[12]	唐贝. ZnO/g-C₃N₄异质结光催化材料的制备及对吡啶的降解[J]. 无机盐工业, 2024, 56(4): 133-142.
[13]	任启霞, 杨坤, 刘飞, 姚梦琴, 曹建新. 助剂对ZnO/ZrO₂物化性质及催化性能的影响[J]. 无机盐工业, 2024, 56(3): 144-154.
[14]	黄佳楠, 陆啸宇, 王觅堂. 钡镧共掺杂对TaON降解亚甲基蓝染料的影响[J]. 无机盐工业, 2024, 56(2): 146-151.
[15]	左广玲, 王明辉, 彭云颖, 杜佳, 叶红勇. 蜂巢状LaVO₄/Bi₂O₃异质结光催化降解盐酸四环素的研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(11): 158-164.

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