張 文,許 淼,劉 琪,郭家偉(安徽工程大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院,安徽蕪湖 241000)

石墨烯/磷酸銀復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究

張 文,許 淼,劉 琪?,郭家偉
(安徽工程大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院,安徽蕪湖 241000)

采用改進Hummers法制備氧化石墨,將氧化石墨烯與硝酸銀溶液攪拌處理一段時間后,滴加適量磷酸氫二鈉溶液,制備得到石墨烯/磷酸銀(GO/Ag3PO4)復(fù)合材料.利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)等手段對制備的復(fù)合材料進行了表征,并以有機染料羅丹明B的降解反應(yīng)為模型評價催化劑在可見光下的光催化活性.測試結(jié)果表明,該方法不僅合成過程簡單,而且石墨烯表面所負載的Ag3PO4納米顆粒尺寸小、分散性好,與石墨烯的結(jié)合牢固.由于氧化石墨烯優(yōu)異的吸附性能和對載流子的高遷移率,GO/Ag3PO4復(fù)合光催化劑顯示出較高的可見光光催化活性和光穩(wěn)定性.在可見光下對10 mg/L的羅丹明B作用20 min,降解率可達98%,降解效率較Ag3PO4顆粒提高近一倍.

氧化石墨烯;磷酸銀;復(fù)合材料;光催化

近年來,新型可見光響應(yīng)光催化材料的開發(fā)利用成為材料學(xué)、化學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點.在可見光響應(yīng)光催化材料中,銀系類光催化材料如Ag Nb O3[1-3]、Ag Ta O3[4-6]、Ag2V4O11[7]及其他銀系復(fù)合材料[8]在可見光照射下具有良好的氧化還原能力,成為新型光催化材料的研究熱點之一.2010年,日本NIMS的葉金花教授[9]等報道了在可見光下具有強氧化性的N型半導(dǎo)體光催化劑磷酸銀(Ag3PO4),這種材料能夠吸收波長小于530 nm的光氧化水并且對水中的有機污染物表現(xiàn)出優(yōu)越的可見光光催化活性[10-13].然而Ag3PO4的導(dǎo)帶電勢不足以將H＋還原為H2,所以光生電子在沒有犧牲劑的情況下會將Ag3PO4中的Ag＋還原為Ag單質(zhì)[9]:

而銀單質(zhì)在催化劑表面有光屏蔽作用,從而阻礙了Ag3PO4光催化劑的應(yīng)用,如何提高Ag3PO4的光穩(wěn)定性是該材料的研究熱點.另一方面,由于在用水熱或者溶劑熱法制備Ag3PO4納米顆粒的過程中, Ag＋同樣很容易被溶液中的有機溶劑或者表面活性劑還原成金屬Ag單質(zhì),因此,如何有效控制Ag3PO4顆粒的尺寸和形貌是當(dāng)前該材料的另一個研究熱點.

在光催化劑的研究過程中發(fā)現(xiàn),將光催化劑負載到具有較大比表面積的載體上,能夠有效提高光催化劑的光催化活性、穩(wěn)定性及分散性,已成為光催化劑(如CdS等)改性的一種有效手段.目前使用最多、效果最好的載體是具有二維結(jié)構(gòu)的石墨烯類材料[14-15].自英國物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)石墨烯并證實其可單獨存在以來,其特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能,使得近年來石墨烯的研究呈現(xiàn)爆炸性增長[16].用二維結(jié)構(gòu)的石墨烯作為光催化劑的載體,不僅能提高光催化劑的活性,還能提高其穩(wěn)定性.可能是因為:石墨烯類具有較大的比表面積,作為載體時可以快速地吸附水溶液中的有機污染物;石墨烯類二維結(jié)構(gòu)材料作為載體可以提高光催化劑的分散性,增加光催化反應(yīng)的活性位點;大量石墨烯類材料包裹在光催化劑顆粒表面,呈現(xiàn)黑色,可以提高復(fù)合材料對可見光的光吸收能力;石墨烯類材料具有良好的導(dǎo)電性,作為載體時可以快速地將光生載流子傳導(dǎo)出去,減少了光生電子-空穴的復(fù)合[17].Yang[18]等采用石墨烯與Ag3PO4復(fù)合,結(jié)果證明石墨烯作為載體不僅提高了Ag3PO4的光催化活性,而且增強了其穩(wěn)定性.

石墨烯化學(xué)性能穩(wěn)定,難溶于水和油,且易于團聚,使其難于直接和其他材料復(fù)合.而在衍生的石墨烯家族中,氧化石墨烯(GO)含有大量的活性含氧官能團,在水中具有優(yōu)越的分散性,同時GO具有親水與親油的兩親特性,因此易于用來制備各種不同石墨烯基復(fù)合材料.到目前為止,新型半導(dǎo)體GO復(fù)合光催化材料的報道很多,其中以TiO2/GO為主[18-21].GO/Ag3PO4復(fù)合材料的研究較少,Liang[22]等制備了GO/ Ag3PO4納米球復(fù)合材料,通過可見光降解羅丹明B實驗表征了其光催化活性,結(jié)果表明,GO作為載體不僅提高了材料的Ag3PO4光催化活性,而且增強了其穩(wěn)定性.

以GO為載體的復(fù)合光催化劑體系中,催化劑顆粒大小及分散性直接影響著催化劑的活性[14-15].而目前制備的GO/Ag3PO4復(fù)合材料團聚厲害,顆粒粗大,粒徑為微米級,這直接影響了其在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用[23].利用氧化石墨烯作為載體,采用簡單沉淀法控制工藝參數(shù),在室溫下制備了GO/Ag3PO4納米顆粒復(fù)合光催化劑,其顆粒細小,分散性好.借助氧化石墨烯的大比表面積、高的可見光吸收率以及對光生載流子的高遷移率,極大地提高了Ag3PO4納米顆粒的分散性,減少了光催化劑中光生電子-空穴的復(fù)合,從而顯著提高了Ag3PO4光催化劑降解羅丹明B(Rh B)的活性和穩(wěn)定性.

1 實驗部分

1.1 樣品制備

Ag3PO4粉體的制備:秤取Ag NO30.169 9 g(1 mmol)加入蒸餾水配成50 m L溶液,在攪拌狀態(tài)下逐滴加入50 m L Na2HPO4水溶液(1 mmol),當(dāng)溶液變成黃色后,繼續(xù)攪拌30 min,產(chǎn)物用去離子水離心洗滌3次,60℃溫度烘干備用.

GO水溶液的制備:采用改進Hummers法制備氧化石墨烯粉體樣品.首先稱取2 g石墨粉和1 g NaNO3的固體,將二者混合攪拌均勻,分散到裝有適量濃硫酸的250 m L的反應(yīng)瓶中,在冰水浴條件下分?jǐn)?shù)次加入6 g KMn O4,反應(yīng)過程溫度控制在20℃以下.反應(yīng)30 min后撤去冰水浴,將反應(yīng)瓶置于35℃左右的恒溫浴中,繼續(xù)攪拌反應(yīng)40 min,然后緩慢加入適量的去離子水,繼續(xù)攪拌30 min,最后加入雙氧水,直至溶液變?yōu)榱咙S色.產(chǎn)物經(jīng)過多次去離子水離心洗滌,60℃溫度烘干.稱取50 mg的GO粉體加入到50 m L的去離子水中,超聲分散1 h后,得到均勻的GO水溶液(1 m L含有GO 1 mg).

GO/Ag3PO4復(fù)合材料制備:秤取Ag NO30.169 9 g(1 mmol)加入蒸餾水配成50 m L溶液,向該溶液中加入制備的GO水溶液2.8 m L,攪拌30 min后形成黑色懸濁液體,再逐滴加入50 m L Na2HPO4水溶液(1 mmol),當(dāng)懸濁溶液變成黃色后,產(chǎn)物用去離子水離心洗滌3次,60℃溫度烘干備用.

1.2 樣品表征

GO/Ag3PO4樣品形貌觀察是在美國FEI公司的Nova NanoSEM 230型發(fā)射掃描電鏡上進行,采用美國FEI公司的Tecnai F-30 FEG型高分辨透射電鏡對樣品進行高分辨率投射電子顯微鏡(HRTEM)表征,加速電壓為200 k V.樣品的晶體結(jié)構(gòu)的分析是在日本RIGAKU公司生產(chǎn)的UltimaⅢ型X射線衍射儀上進行,射線源為Cu Kα線,掃描范圍為10°～80°,掃描速度為5°/min.樣品表面成分的分析是在VG Escalab MKⅡ型X射線光電子能譜儀上進行,所測元素的結(jié)合能均以C 1 s(284.6 eV)校正.染料的濃度采用日本島津紫外-可見光分光光度計(UV-1700)測定.

1.3 光催化降解實驗

在室溫下,用自制的光催化反應(yīng)器進行光催化反應(yīng),以300 W的氙燈作為光源,透過420 nm截止波長濾光片獲取去紫外光的可見光.在100 m L的10 mg/L羅丹明B水溶液加入0.1 g光催化劑,為保證建立催化劑與羅丹明B的吸附平衡,在黑暗條件下對溶液進行30 min的磁力攪拌.開燈進行光催化降解實驗,在實驗過程中每隔5 min用滴管吸取3 m L溶液,隨后對吸取的溶液進行高速離心去光催化劑,各階段的羅丹明B的濃度用紫外-可見光分光劑進行測定.

2 結(jié)果與討論

2.1 SEM和TEM表征

制備的Ag3PO4和GO/Ag3PO4樣品的SEM圖如圖1所示.其中Ag3PO4樣品采用簡單沉淀法制備,即室溫下在Ag NO3溶液中逐滴加入Na2HPO4溶液.這種方法制備的Ag3PO4顆粒粗大,顆粒團聚嚴(yán)重(見圖1a).從圖1b可以看出,在體系中引入GO后,制備的GO/Ag3PO4復(fù)合材料明顯存在兩種不同形貌,層片狀的氧化石墨烯和顆粒狀的Ag3PO4.大量細小的Ag3PO4納米顆粒均勻分散在氧化石墨烯表面, Ag3PO4顆粒大小均勻,分散性好.從高分辨的SEM圖片中可以明顯地看到GO的二維層狀結(jié)構(gòu),顆粒細小的Ag3PO4被GO像紗布一樣包裹起來,均勻分布于GO上,GO作為電荷傳遞的介質(zhì)將Ag3PO4納米粒子“粘接”起來形成GO/Ag3PO4復(fù)合材料,將有利于光生載流子的傳遞,從而抑制載流子在催化劑材料內(nèi)部的復(fù)合.

制備的GO/Ag3PO4樣品的TEM和HRTEM圖如圖2所示.圖2中進一步表明,大量的Ag3PO4納米顆粒均勻且密集地鋪展在片狀氧化石墨烯上,此外還可以清晰地看見氧化石墨烯的邊緣,且Ag3PO4顆粒大小約為5～20 nm,這與SEM結(jié)果并不矛盾.SEM觀察中樣品的視野比較大,是多層GO/Ag3PO4團聚疊加在一起.Ag3PO4納米顆粒分散非常均勻,沒有明顯的聚集.與單純簡單沉淀法制備的Ag3PO4顆粒相比,負載在氧化石墨烯上后,Ag3PO4顆粒大為細化,這表明GO加入后有效地阻止了Ag3PO4顆粒的團聚.高分辨率TEM圖像(見圖2d)可以看出,Ag3PO4納米顆粒的晶格條紋清晰,說明樣品的結(jié)晶性良好,晶面間距d約為2.45?,對應(yīng)于立方晶型Ag3PO4的(211)晶面.

2.2 XRD分析

Ag3PO4、GO、GO/Ag3PO4樣品的XRD圖譜如圖3所示.從圖3a中可以看出,該樣品的所有衍射峰與立方晶型Ag3PO4(JCPDS 06-0505)的衍射峰位置一一對應(yīng),晶格常數(shù)為a＝b＝c＝6.013?, α＝β＝γ＝90°.圖3中沒有觀察到水熱或者溶劑熱等制備方法中容易出現(xiàn)的金屬Ag雜相衍射峰的存在,說明該實驗條件能夠合成完全純相的Ag3PO4樣品.制備的GO的XRD圖譜如圖3a所示.從圖3a中可以看出,在氧化石墨烯譜線上的2θ＝10.36°處出現(xiàn)一個較窄的、強的衍射峰,這是氧化石墨烯的特征衍射峰.根據(jù)Bragg方程2dsinθ＝λ(d為片層間的平均距離,θ為半衍射角,λ為入射X射線波長)可計算出GO的層間距層d001＝0.852 nm.與石墨的層間距(0.34 nm)相比,GO的層間距有了很大的增加,這是由于GO層間含有大量的含氧官能團,如－OH、－COOH、C－O等.由文獻可知,干燥GO的層間距為0.59～0.67 nm,含水GO的層間距約為1.15 nm[24].實驗制備的GO的層間距為0.852 nm,含有少量水分.與單純Ag3PO4、GO的X射線衍射圖譜相比,GO/Ag3PO4樣品的XRD圖譜與純相Ag3PO4的相似,復(fù)合物所有的衍射峰都對應(yīng)于立方晶型的Ag3PO4.這表明,GO作為二維結(jié)構(gòu)的載體時,其常規(guī)堆疊并沒有由于Ag3PO4晶粒的大量插入而破壞.在復(fù)合材料的圖譜中不能清晰地觀察到GO本體的X射線衍射峰,這與其他許多報道的結(jié)論一致[23,25-27].

2.3 XPS分析

制備的Ag3PO4與GO/Ag3PO4的C 1s和Ag 3d XPS圖譜如圖4所示.由圖4可知,Ag3PO4樣品雖然本身不含有C,但是樣品暴露在空氣中,存在表面污染C 1s(284.6 eV).引入GO后,GO/Ag3PO4復(fù)合材料的C 1s圖譜主要由3個部分組成:C－C/C＝C峰(基C,284.6 eV)、C－O/C＝O峰(碳氧單鍵或雙鍵,286.7 e V)以及O－C＝O峰(羧基)(288.5 e V),這與文獻中報到的GO中C的XPS測試結(jié)果是一致的[28-29].兩樣品的Ag 3d XPS圖譜如4b所示,銀元素的Ag 3d5/2和 Ag 3d3/22個自旋峰分別位于368.0 eV和373.9 eV,兩樣品的Ag元素價態(tài)都為＋1.這表明與GO復(fù)合后,GO/Ag3PO4復(fù)合材料中并沒有其他價態(tài)的銀物質(zhì)出現(xiàn).

2.4 可見光降解性能對比

催化劑的光催化活性是通過測定其在可見光下對有機染料羅丹明B(RhB)的光降解曲線來衡量的.為了比較所制備的Ag3PO4顆粒、GO/Ag3PO4復(fù)合材料和商用TiO2納米顆粒(P25)在可見光下的光催化性能,將3種樣品分別置于300 W氙燈下照射,研究其對羅丹明B染料的降解效果,結(jié)果如圖5所示.首先進行了空白試驗,即在沒有光催化劑的作用下,使用可見光照射染料溶液.從圖5中可以看出,不加催化劑時,染料有小部分的降解(40 min約降解4%),這是由于染料在可見光照射條件下的自降解.以P25為光催化劑時,由于其為紫外光響應(yīng)材料,在可見光下基本沒有活性.沉淀法制備的Ag3PO4顆粒降解性能較好,40 min內(nèi)RhB溶液的降解率約為98.5%,幾乎可以將染料完全降解.該實驗結(jié)果也證明了Ag3PO4顆粒在可見光下對染料具有較高的降解活性[9-12].而Ag3PO4與氧化石墨烯復(fù)合后,GO/Ag3PO4復(fù)合材料的光催化活性與樣品Ag3PO4相比明顯提高,20 min內(nèi)染料Rh B的降解率即可達到98%,降解效率較Ag3PO4顆粒提高了近一倍.這說明在光降解染料實驗中,GO的加入顯著地增強了Ag3PO4材料的光催化活性.在可見光照射條件下,Ag3PO4受激發(fā),電子從Ag3PO4的價帶躍遷至導(dǎo)帶,同時在價帶上產(chǎn)生一個空穴.對于純半導(dǎo)體光催化劑而言,只有極少數(shù)的光生電子-空穴能夠從材料內(nèi)部遷移到顆粒表面,與表面吸附的物種發(fā)生氧化還原反應(yīng),大部分的光生電子-空穴都在顆粒內(nèi)部復(fù)合[21-22].當(dāng)采用GO作為載體時,由于GO具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能,光生電子和空穴能夠迅速地遷移到GO表面,同時GO極大的比表面積,可以吸附更多的染料,加速光催化反應(yīng)的進行[21-22,24].

光催化反應(yīng)結(jié)束后,將光催化劑Ag3PO4和GO/Ag3PO4重新洗滌干燥回收,測試其XRD曲線,結(jié)果如圖6所示.對于Ag3PO4催化劑光催化反應(yīng)結(jié)束后,樣品表面呈現(xiàn)灰色.XRD測試結(jié)果表明,反應(yīng)后Ag3PO4樣品中出現(xiàn)了Ag單質(zhì)的衍射峰,這表明在光催化反應(yīng)過程中,Ag3PO4催化劑中少量的Ag＋被光生電子還原為Ag單質(zhì),催化劑不穩(wěn)定.而與GO負載后,復(fù)合光催化劑反應(yīng)前后的XRD曲線基本一致,并沒有其他衍射峰出現(xiàn),這說明GO作為載體,提高了光生載流子的分離效率,使得光生電子不再將Ag＋還原成Ag單質(zhì),提高了催化劑的穩(wěn)定性.

為了進一步研究GO/Ag3PO4復(fù)合材料在使用過程中的光穩(wěn)定性,將光催化反應(yīng)后的樣品回收,干燥后重復(fù)進行了3次光催化實驗,結(jié)果如圖7所示.由圖7可知,3次重復(fù)光催化實驗過程中,復(fù)合材料的光催化活性只有輕微的下降,這表明制備的GO/Ag3PO4復(fù)合材料具有良好的光穩(wěn)定性.

3 結(jié)論

采用改進的Hummers法,以天然石墨粉為原料成功制備出了氧化石墨烯(GO),再利用簡單沉淀法制備了GO/Ag3PO4復(fù)合材料.通過SEM和TEM對制備的材料進行了形貌表征,發(fā)現(xiàn)GO作為載體制備的GO/Ag3PO4復(fù)合材料中,Ag3PO4納米顆粒尺寸小、分散性好,與石墨烯的結(jié)合牢固.采用XRD和XPS對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)進行了分析,結(jié)果表明,制備的Ag3PO4和GO/Ag3PO4復(fù)合材料中沒有金屬Ag雜相存在,證實了制備的GO表面－OH、C－O/C＝O、O－C＝O等含氧官能團的存在.由于GO優(yōu)異的吸附性能和對載流子的高遷移率,GO/Ag3PO4復(fù)合光催化劑顯示出較高的可見光光催化活性和光穩(wěn)定性.在可見光下對10 mg/L的羅丹明B作用20 min,降解率可達98%,降解效率較Ag3PO4顆粒提高了近一倍.GO的引入不僅增加了Ag3PO4對污染物的吸附性能和光催化效率,還明顯提升了催化劑的穩(wěn)定性.

[1] G Li,T Kako,D Wang,et al.Enhanced photocatalytic activity of La-doped AgNbO3under visible light irradiation[J].Dalton Transactions,2009(13):2 423-2 427.

[2] G Li,S Yan,Z Wang,et al.Synthesis and visible light photocatalytic property of polyhedron-shaped Ag NbO3[J].Dalton Transactions,2009(40):8 519-8 524.

[3] D Arney,C Hardy,B Greve,et al.Flux synthesis of Ag NbO3:Effect of particle surfaces and sizes on photocatalytic activity[J].Journal of Photochemistry and Photobiology a-Chemistry,2010,214(1):54-60.

[4] H Kato,H Kobayashi,A Kudo.Role of Ag＋in the band structures and photocatalytic properties of Ag MO3(M:Ta and Nb)with the perovskite structure[J].Journal of Physical Chemistry B,2002,106(48):12 441-12 447.

[5] M Li,J Zhang,W Dang,et al.Photocatalytic hydrogen generation enhanced by band gap narrowing and improved charge carrier mobility in Ag TaO3by compensated co-doping[J].Physical Chemistry Chemical Physics,2013,15(38):16 220-16 226.

[6] L Ni,M Tanabe,H Irie.A visible-light-induced overall water-splitting photocatalyst:conduction-band-controlled silver tantalate[J].Chemical Communications,2013,49(86):10 094-10 096.

[7] H Shi,Z Li,J Kou,et al.Facile synthesis of single-crystalline Ag2V4O11nanotube material as a novel visible-light-sensitive photocatalyst[J].The Journal of Physical Chemistry C,2011,115(1):145-151.

[8] S Ouyang,J Ye.β-Ag Al1-x Gax O2solid-solution photocatalysts:continuous modulation of electronic structure toward high-performance visible-light photoactivity[J].Journal of the American Chemical Society,2011,133(20):7 757-7 763.

[9] Z Yi,J Ye,N Kikugawa,et al.An orthophosphate semiconductor with photooxidation properties under visible-light irradiation[J].Nature Materials,2010,9:559-564.

[10]C T Dinh,T D Nguyen,F Kleitz,et al.Large-scale synthesis of uniform silver orthophosphate colloidal nanocrystals exhibiting high visible light photocatalytic activity[J].Chemical Communications,2011,47(27):7 797-7 799.

[11]N Umezawa,O Shuxin,J Ye.Theoretical study of high photocatalytic performance of Ag3PO4[J].Physical Review B, 2011,83(3):035202.

[12]Y Bi,H Hu,S Ouyang,et al.Photocatalytic and photoelectric properties of cubic Ag3PO4sub-microcrystals with sharp corners and edges[J].Chemical Communications,2012,48(31):3 748-3 750.

[13]Q Liang,W Ma,Y Shi,et al.Hierarchical Ag3PO4porous microcubes with enhanced photocatalytic properties synthesized with the assistance of trisodium citrate[J].Crystengcomm,2012,14(8):2 966-2 973.

[14]Z Chen,S Liu,M Q Yang,et al.Synthesis of uniform CdS nanospheres/graphene hybrid nanocomposites and their application as visible light photocatalyst for selective reduction of nitro organics in water[J].Acs Applied Materials&Interfaces,2013,5(10):4 309-4 319.

[15]Z Ren,J Zhang,F X Xiao,et al.Revisiting the construction of graphene-CdS nanocomposites as efficient visible-lightdriven photocatalysts for selective organic transformation[J].Journal of Materials Chemistry A,2014,2(15):5 330-5 339.

[16]K S Novoselov,A K Geim,S V Morozov,et al.Electric field effect in atomically thin carbon films[J].Science,2004,306 (5696):666-669.

[17]X Huang,X Qi,F Boey,et al.Graphene-based composites[J].Chemical Society Reviews,2012,41(2):666-686.

[18]X Yang,H Cui,Y Li,et al.Fabrication of Ag3PO4-graphene composites with highly efficient and stable visible light photocatalytic performance[J].ACS Catalysis,2013,3(3):363-369.

[19]Z Hu,Y Huang,S Sun,et al.Visible light driven photodynamic anticancer activity of graphene oxide/TiO2hybrid[J].Carbon,2012,50(3):994-1 004.

[20]J Qiu,P Zhang,M Ling,et al.Photocatalytic synthesis of TiO2and reduced graphene oxide nanocomposite for lithium ion battery[J].Acs Applied Materials&Interfaces,2012,4(7):3 636-3 642.

[21]J Sha,N Zhao,E Liu,et al.In situ synthesis of ultrathin 2-D TiO2with high energy facets on graphene oxide for enhancing photocatalytic activity[J].Carbon,2014,68:352-359.

[22]Q Liang,Y Shi,W Ma,et al.Enhanced photocatalytic activity and structural stability by hybridizing Ag3PO4nanospheres with graphene oxide sheets[J].Physical Chemistry Chemical Physics,2012,14(45):15 657-15 665.

[23]G Chen,M Sun,Q Wei,et al.Ag3PO4/graphene-oxide composite with remarkably enhanced visible-light-driven photocatalytic activity toward dyes in water[J].Journal of Hazardous Materials,2013,244-245(0):86-93.

[24]F Barroso-Bujans,S Cerveny,A Alegría,et al.Sorption and desorption behavior of water and organic solvents from graphite oxide[J].Carbon,2010,48(11):3 277-3 286.

[25]C Chen,W Cai,M Long,et al.Synthesis of visible-light responsive graphene Oxide/TiO2composites with p/n heterojunction[J].Acs Nano,2010,4(11):6 425-6 432.

[26]G Jiang,Z Lin,C Chen,et al.TiO2nanoparticles assembled on graphene oxide nanosheets with high photocatalytic activity for removal of pollutants[J].Carbon,2011,49(8):2 693-2 701.

[27]L Liu,J Liu,D D Sun.Graphene oxide enwrapped Ag3PO4composite:towards a highly efficient and stable visible-lightinduced photocatalyst for water purification[J].Catalysis Science&Technology,2012,2(12):2 525-2 532.

[28]R S Dey,S Hajra,R K Sahu,et al.Panigrahi.A rapid room temperature chemical route for the synthesis of graphene: metal-mediated reduction of graphene oxide[J].Chemical Communications,2012,48(12):1 787-1 789.

[29]W Tu,Y Zhou,Q Liu,et al.An in situ simultaneous reduction-hydrolysis technique for fabrication of TiO2-graphene 2D sandwich-like hybrid nanosheets:graphene-promoted selectivity of photocatalytic-driven hydrogenation and coupling of CO2into methane and ethane[J].Advanced Functional Materials,2013,23(14):1 743-1 749.

Study on the preparation and photocatalytic properties of graphene oxide/silver phosphate composites

ZHANG Wen,XU Miao,LIU Qi?,GUO Jia-wei
(College of Mechanical and Automotive Engineering,Anhui Polytechnic University,Wuhu 241000,China)

The graphite oxide(GO)was prepared by an improved Hummers method.For the synthesis of the GO/Ag3PO4composite,Ag NO3solution was added to the GO solution whilst magnetically stirring.Subsequently,Na2HPO4aqueous solution was added drop by drop to the solution.The prepared GO/Ag3PO4composites were characterized by Scanning electron microscope(SEM),transmission electron microscopy(TEM),X-ray diffraction(XRD)and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)analysis.The photocatalytic activity of the composite was evaluated by the degradation of Rhodamine B organic dye(RhB)solution(100 m L,10 mg/L)under visible-light irradiation.The results indicate that small Ag3PO4nanoparticles are well dispersed and anchored onto the exfoliated GO sheets.Compared with bare Ag3PO4,this GO/Ag3PO4composite exhibits significantly higher photocatalytic activities and improves stability under visible-light irradiation,which is attributed to high-surface-area GO sheets,enhances absorption of organic dyes and efficient separation of photogenerated electron-hole pairs.The degradation rate of RhB solution was approximately 98%under visible light irradiation in just 20 minutes, nearly twice that of bare Ag3PO4photocatalyst.

graphene oxide;silver phosphate;composite material;phtocatalysis

O621.3

A

1672-2477(2015)05-0025-07

2015-08-03

國家青年基金資助項目(51302001);安徽省優(yōu)秀人才基金資助項目(2013SQRL036ZD)

張 文(1990-),男,安徽蕪湖人,碩士研究生.

劉 琪(1980-),女,江西新干人,副教授,博士.