高等学校化学学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (7): 1501.doi: 10.7503/cjcu20180823
收稿日期:
2018-12-10
出版日期:
2019-06-28
发布日期:
2019-07-09
作者简介:
姬 磊, 女, 博士, 副教授, 主要从事新能源材料、 光催化和光电催化研究. E-mail:
基金资助:
JI Lei*(), GUO Fanzuo, WANG Kehan, WANG Lei
Received:
2018-12-10
Online:
2019-06-28
Published:
2019-07-09
Contact:
JI Lei
E-mail:jileiwipm@163.com
Supported by:
摘要:
在利用化学还原法在P25上负载PtNi合金颗粒的过程中, 通过加入表面活性剂聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)获得了高度分散均匀的合金颗粒. 采用去合金化的方法选择性除去合金中部分Ni原子后, 得到了具有表面纳米级中空孔洞的Pt助催化剂. 所得催化剂样品Pt/P25与未加表面活性剂的样品相比显示出优异的光催化降解亚甲基蓝(MB)染料的性能和分解水产氢的活性. 活性提高的原因为: 多孔结构的Pt助催化剂能够提供更大的比表面和更多的反应活性位点, 有利于表面氧化还原反应的进行; 纳米孔形成的空间限域效应能够使光生电子与反应物进行有效的反应从而提高活性. 实验结果还表明, OH·和·
中图分类号:
TrendMD:
姬磊, 郭翻坐, 王克涵, 王磊. 表面活性剂对多孔颗粒Pt/P25光催化性能的影响. 高等学校化学学报, 2019, 40(7): 1501.
JI Lei,GUO Fanzuo,WANG Kehan,WANG Lei. Surfactant-assisted Formation of Nanoporous Pt Particles as Co-catalyst Loaded on P25 and Enhanced Photocatalytic Performance†. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(7): 1501.
Sample | w(Pt)(%) | w(Ni)(%) | m(P25)/g |
---|---|---|---|
R-P25 | 0 | 0 | 0.2000 |
Pt/P25 | 3.0 | 0 | 0.1940 |
PtNi2/P25 | 3.0 | 1.8 | 0.1904 |
PtNi3/P25 | 3.0 | 2.7 | 0.1886 |
PtNi4/P25 | 3.0 | 3.6 | 0.1868 |
Table 1 Mass fraction of Pt and Ni and dosage of P25 required
Sample | w(Pt)(%) | w(Ni)(%) | m(P25)/g |
---|---|---|---|
R-P25 | 0 | 0 | 0.2000 |
Pt/P25 | 3.0 | 0 | 0.1940 |
PtNi2/P25 | 3.0 | 1.8 | 0.1904 |
PtNi3/P25 | 3.0 | 2.7 | 0.1886 |
PtNi4/P25 | 3.0 | 3.6 | 0.1868 |
Element | Mass fraction(%) | Atomic fraction(%) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
0 min | 15 min | 30 min | 0 min | 15 min | 30 min | |
C | 7.95 | 8.04 | 4.13 | 16.11 | 15.85 | 8.14 |
O | 38.01 | 40.43 | 46.25 | 57.83 | 59.71 | 68.52 |
Ti | 48.91 | 47.76 | 46.37 | 24.85 | 23.81 | 22.94 |
Ni | 1.96 | 0.54 | — | 0.81 | 0.21 | — |
Pt | 3.17 | 3.23 | 3.25 | 0.40 | 0.42 | 0.40 |
Table 2 Elemental composition of sample de-PtNi2(PT30)P25 with different dealloying time
Element | Mass fraction(%) | Atomic fraction(%) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
0 min | 15 min | 30 min | 0 min | 15 min | 30 min | |
C | 7.95 | 8.04 | 4.13 | 16.11 | 15.85 | 8.14 |
O | 38.01 | 40.43 | 46.25 | 57.83 | 59.71 | 68.52 |
Ti | 48.91 | 47.76 | 46.37 | 24.85 | 23.81 | 22.94 |
Ni | 1.96 | 0.54 | — | 0.81 | 0.21 | — |
Pt | 3.17 | 3.23 | 3.25 | 0.40 | 0.42 | 0.40 |
Sample | Specific surface area/(m2·g-1) | Pore volume/(cm3·g-1) | Aperture/nm |
---|---|---|---|
P25 | 49.0 | 0.20 | 16.2 |
Pt/P25 | 49.3 | 0.23 | 20.6 |
PtNi2/P25 | 48.3 | 0.29 | 21.8 |
de-PtNi2/P25 | 50.3 | 0.29 | 23.0 |
PtNi2(PT30)/P25 | 48.6 | 0.38 | 31.4 |
de-PtNi2(PT30)/P25 | 50.4 | 0.38 | 31.3 |
Table 3 Specific surface area, pore volume and average pore diameter of different samples
Sample | Specific surface area/(m2·g-1) | Pore volume/(cm3·g-1) | Aperture/nm |
---|---|---|---|
P25 | 49.0 | 0.20 | 16.2 |
Pt/P25 | 49.3 | 0.23 | 20.6 |
PtNi2/P25 | 48.3 | 0.29 | 21.8 |
de-PtNi2/P25 | 50.3 | 0.29 | 23.0 |
PtNi2(PT30)/P25 | 48.6 | 0.38 | 31.4 |
de-PtNi2(PT30)/P25 | 50.4 | 0.38 | 31.3 |
Fig.7 Photocatalytic degradation of MB in the presence of different catalysts under UV light irradiation(A) a. P25; b. R-P25; c. Pt/P25; d. de-PtNi/P25; e. de-PtNi2/P25; f. de-PtNi3/P25; g. de-PtNi4/P25. (C) a. P25; b. Pt/P25; c. PtNi2(PT30)/P25; d. de-PtNi2(PT0)/P25; e. de-PtNi2(PT15)/P25; f. de-PtNi2(PT20)/P25; g. de-PtNi2(PT30)/P25; h. de-PtNi2(PT35)/P35. (D) a. P25; b. Pt/P25; c. de-PtNi2(P0T)/P25; d. de-PtNi2(P0.17T)/P25; e. de-PtNi2(P0.033T)/P25; f. de-PtNi2(P0.050T)/P25; g. de-PtNi2(P0.067T)/P25.
[1] | Ofiarska A., Pieczyńska A., Fiszka B.A., Stepnowski P., Siedlecka E. M., Chemical Engineering Journal, 2016, 285, 417—427 |
[2] | Guerrero-Araque D., Acevedo-Peña P., Ramírez-Ortega D., Lartundo-Rojas L., Gómez R., Journal of Chemical Technology & Biotechno-logy, 2017, 92(7), 1531—1539 |
[3] | Lu D., Chai W., Yang M., Fang P., Wu W., Zhao B., Xiong R., Wang H., Applied Catalysis B: Environmental, 2016, 190, 44—65 |
[4] | Park H., Kim Y. K., W. C., Journal of Physical Chemistry C, 2011, 115(13), 6141—6148 |
[5] | Deng J., Liu L., Niu T., Sun X., Applied Surface Science, 2017, 403, 531—539 |
[6] | Yurdakal S., Yanar Ş. Ö., Çetinkaya S., Alagöz O., Yalçın P., Özcan L., Applied Catalysis B: Environmental, 2017, 202, 500—508 |
[7] | Hsieh S.H., Chen W. J., Wu C. T., Applied Surface Science, 2015, 340, 9—17 |
[8] | Bernareggi M., Dozzi M., Bettini L., Ferretti A., Chiarello G., Selli E., Catalysts, 2017, 7(10), 301 |
[9] | Chen P., Wang L., Wang P., Kostka A., Wark M., Muhler M., Beranek R., Catalysts, 2015, 5(1), 270—285 |
[10] | Cha G., Altomare M., Truong N.N., Taccardi N., Lee K., Schmuki P., Chem. Asian J., 2017, 12(3), 314—323 |
[11] | Kmetyko A., Mogyorosi K., Gerse V., Konya Z., Pusztai P., Dombi A., Hernadi K., Materials(Basel), 2014, 7(10), 7022—7038 |
[12] | Lin W., Zheng H., Zhang P., Xu T., Applied Catalysis A: General, 2016, 521, 75—82 |
[13] | Lv J., Gao H., Wang H., Lu X., Xu G., Wang D., Chen Z., Zhang X., Zheng Z., Wu Y., Applied Surface Science, 2015, 351, 225—231 |
[14] | Lee D., Jang H.Y., Hong S., Park S., Journal of Colloid and Interface Science, 2012, 388(1), 74—79 |
[15] | Geboes B., Ustarroz J., Sentosun K.,Vanrompay H., Hubin A., Bals S., Breugelmans T., ACS Catalysis, 2016, 6(9), 5856—5864 |
[16] | Oezaslan M., Hasché F., Strasser P., Journal of Physical Chemistry Letters, 2013, 4(19), 3273—3291 |
[17] | Shui J.L., Zhang J. W., Li J. C. M., Journal of Materials Chemistry, 2011, 21(17), 6225—6229 |
[18] | Zhang L., Li Y., Zhang Q., Wang H., Applied Surface Science, 2014, 319, 21—28 |
[19] | Sun Z., Wang Y., Niu M., Yi H., Jiang J., Jin Z., Catalysis Communications, 2012, 27, 78—82 |
[20] | Ge J., Jiang J., Yuan C., Zhang C., Liu M., Tetrahedron Letters, 2017, 58(12), 1142—1145 |
[21] | Uberman P. M., Pérez L. A., Lacconi G. I., Martín S. E., Journal of Molecular Catalysis A: Chemical,2012, 363/364, 245—253 |
[22] | Li X., Chen Q., Mccue I., Snyder J., Crozier P., Erlebacher J., Sieradzki K., Nano Letters, 2014, 14(5), 2569—2577 |
[23] | Kong Q., Feng W., Zhu X., Sun C., Ma J., Wang X., Journal of Materials Science, 2017, 52(20), 12445—12454 |
[24] | Nguyen N.T., Altomare M., Yoo J., Schmuki P., Advanced Materials, 2015, 27(20), 3208—3215 |
[25] | Zhou Q., Qi L., Yang H., Xu C., Journal of Colloid and Interface Science, 2018, 513, 258—265 |
[26] | Zhang Q., Wang X., Qi Z., Wang Y., Zhang Z., Electrochimica Acta, 2009, 54(26), 6190—6198 |
[27] | Song T.T., Gao Y. L., Zhang Z. H., Zhai Q. J., Corrosion Science, 2013, 68, 256—262 |
[28] | Zhang C., Ji H., Sun J., Kou T., Zhang Z., Materials Letters, 2013, 92, 369—371 |
[29] | Nguyen N.T., Ozkan S., Tomanec O., Zhou X., Zboril R., Schmuki P., Journal of Materials Chemistry A, 2018, 6(28), 13599—13606 |
[30] | Zhang N., Liu S., Fu X., Xu Y. J., Journal of Physical Chemistry C, 2011, 115(18), 9136—9145 |
[31] | Liu E., Kang L., Yang Y., Sun T., Hu X., Zhu C., Liu H., Wang Q., Li X., Fan J., Nanotechnology, 2014, 25(16), 165401 |
[32] | Wang Q., An N., Bai Y., Hang H., Li J., Lu X., Liu Y., Wang F., Li Z., Lei Z., Int. J. Hydrogen Energy, 2013, 38(25), 10739—10745 |
[33] | Patnaik S., Swain G., Parida K. M., Nanoscale, 2018, 10(13), 5950—5964 |
[34] | Ran J., Zhang J., Yu J., Jaroniec M., Qiao S. Z., Chemical Society Reviews, 2014, 43(22), 7787—7812 |
[35] | Jourshabani M., Shariatinia Z., Badiei A., Journal Colloid and Interface Science, 2017, 507, 59—73 |
[36] | Guo Y., Li J., Gao Z., Zhu X., Liu Y., Wei Z., Zhao W., Sun C., Applied Catalysis B: Environmental, 2016, 192, 57—71 |
[37] | Yang J., Wang D., Han H., Al. E., Accounts of Chemical Research, 2013, 46, 1900—1909 |
[38] | Kennedy J., Jones W., Morgan D. J. Bowker M., Lu L., Kiely C. J., Wells P. P., Dimitratos N., Catalysis, Structure & Reactivity, 2014, 1(1), 35—43 |
[39] | Pol R., Guerrero M., García-Lecina E., Altube A., Rossinyol E., Garroni S., Baró M.D., Pons J., Sort J., Pellicer E., Applied Catalysis B: Environmental, 2016, 181, 270—278 |
[40] | Bai Y., Li W., Liu C., Yang Z., Feng X., Lu X., Chan K. Y., Journal of Materials Chemistry, 2009, 19(38), 7055—7061 |
[41] | Zhang C., Zhou Y., Bao J., Zhang Y., Zhao S., Fang J., Chen W., Sheng X., Applied Organometallic Chemistry, 2018, 32(3), e4204 |
[1] | 秦永吉, 罗俊. 单原子催化剂在CO2转化中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(9): 20220300. |
[2] | 林治, 彭志明, 贺韦清, 沈少华. 单原子与团簇光催化: 竞争与协同[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(9): 20220312. |
[3] | 滕镇远, 张启涛, 苏陈良. 聚合物单原子光催化剂的载流子分离和表面反应机制[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(9): 20220325. |
[4] | 赵盈喆, 张建玲. 金属-有机框架基材料在二氧化碳光催化转化中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(7): 20220223. |
[5] | 夏雾, 任颖异, 刘京, 王锋. 壳聚糖包裹CdSe量子点组装体的水相可见光催化CO2还原[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(7): 20220192. |
[6] | 邱丽琪, 姚向阳, 何良年. 可见光驱动丰产金属卟啉类配合物催化的二氧化碳选择性还原反应[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(7): 20220064. |
[7] | 龚妍熹, 王建兵, 柴歩瑜, 韩元春, 马云飞, 贾超敏. 钾掺杂g-C3N4薄膜光阳极的制备及光电催化氧化降解水中双氯芬酸钠性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220005. |
[8] | 王广琦, 毕艺洋, 王嘉博, 石洪飞, 刘群, 张钰. 非贵金属三元复合Ni(PO3)2-Ni2P/CdS NPs异质结的构建及可见光高效催化产氢性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220050. |
[9] | 宋颖颖, 黄琳, 李庆森, 陈立妙. CuO/BiVO4光催化剂的制备及光催化CO2还原性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220126. |
[10] | 陶雨, 欧鸿辉, 雷永鹏, 熊禹. 单原子催化剂在光催化二氧化碳还原中的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(5): 20220143. |
[11] | 冯丽, 邵兰兴, 李思骏, 全文选, 庄金亮. 超薄Sm-MOF纳米片的合成及可见光催化降解芥子气模拟剂性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(4): 20210867. |
[12] | 孟祥钰, 詹琦, 武亚南, 马晓双, 姜靖逸, 孙岳明, 代云茜. 光热效应增强的Au/RGO/Na2Ti3O7光催化加氢性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(3): 20210655. |
[13] | 郭彪, 赵晨灿, 刘芯辛, 于洲, 周丽景, 袁宏明, 赵震. 表面水热碳层对磁性NiFe2O4八面体光催化活性的影响[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220472. |
[14] | 乔政华, 范琪, 郝京诚. 硅表面活性剂增强的双网络耐高温多孔有机硅弹性体[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(10): 20220384. |
[15] | 邵文惠, 胡欣, 尚静, 林峰, 金黎明, 权春善, 张艳梅, 李军. 高效广谱复合光催化抗菌剂Ag-AgVO3/BiVO4的设计合成及抗菌机制[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(10): 20220132. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||