银基光催化材料的研究进展

link张婷婷 国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心张婷婷（1989士，研究方向：涂料组合物。

银系光催化剂的专利技术分析图1 全球和在华专利申请趋势图2 全球专利申请国别分布CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Nov .2019·中国科技信息2019年第22期专利分析◎或载体复合两个方面。

对于形貌的改性，在2010年日本将磷酸银可见光光催化应用后，同年，福州大学的专利CN101648139A 开创了国内专利磷酸银光催化剂的先河。

2011年武汉理工大学CN101940937A 专利中采用沉淀转换法制备简单立方晶系磷酸银，简化了制备方法。

在2012年，武汉理工大学CN102698782A 制备出树枝状的磷酸银，能在7min 内将甲基橙完全降解，对磷酸磷的性能改性提供了思路。

2014年，南京信息信息工程大学，在CN103252246A 和CN103263937A 中公开梭型和四面体磷酸银，通过调控形貌和粒径，提高光催化性能。

华南理工大学，在2016年CN105435823A 公开了菱形十二面体的磷酸银，可以将磷酸银晶体的表面进行侵蚀，提供更多的反应位点。

在磷酸银形貌发展中，研究者们通过调控形貌，使磷酸银的高能面暴露，从而提高了光催化性能。

对于复合改性，虽然磷酸盐的光催化剂性能优异，但由于磷酸银的导带能势不足以将H+还原位H 2，光生电子在无牺牲剂的情况下会将磷酸银的Ag +还原为Ag 单质，影响磷酸银的有效吸收，从而阻碍磷酸银的工业化应用。

由此，研究者们采用半导体与磷酸银复合，提高催化活性和稳定性。

2011年，浙江大学CN102140660A 将磷酸银与二氧化钛进行复合，形成p －n 异质结，拓宽了磷酸银对可见光的吸收。

2012年，武汉理工大学CN102716758A 公开了磷酸银与磷酸锌的复合光催化剂，通过调控形貌，得到层状薄片组装牡丹花状光催化剂，将形貌调控和半导体复合结合，双向提高光催化剂性能。

银基催化剂在VOCs降解中的应用随着工业的发展，挥发性有机化合物（VOCs）的排放量也越来越大，对环境造成了极大的影响，如臭氧层破坏和雾霾等。

因此，有效地减少和清除VOCs成为了一个重要的环保问题。

这时银基催化剂的应用就显得非常重要，它可以在VOCs的降解中发挥巨大的作用。

本文将从银基催化剂的种类、机理和应用等方面进行分析。

一、银基催化剂的种类一般来说，银基催化剂可以分为三类：银纳米颗粒、银离子和负载型银基催化剂。

1.银纳米颗粒：银纳米颗粒是一种高效催化剂，能够通过电子转移等机制催化甲醛、苯等有机物的氧化降解。

与其他纳米材料相比，银纳米颗粒具有良好的热稳定性和催化活性，可以在高温下稳定地运转。

2.银离子：银离子可以通过氧化性和自由基能力来催化VOCs的氧化降解。

与银纳米颗粒相比，银离子可以在低温下实现和催化反应，具有更好的选择性和活性。

3.负载型银基催化剂：负载型银催化剂是指将银离子或银纳米颗粒负载到高比表面积的载体上，如二氧化硅、沸石或活性炭等。

负载型银基催化剂具有高的催化活性和稳定性，同时能够有效地解决银离子和银纳米颗粒的间接毒性问题。

二、银基催化剂的机理银基催化剂的机理是复杂的，但是可以简单地描述为：银催化剂可以通过氧化还原反应将VOCs中的有机物氧化成为二氧化碳和水等无害物质。

不同的银基催化剂对VOCs的氧化机理和影响是不同的，例如银纳米颗粒和银离子的主要作用机制是通过自由基捕获和氧化作用来降解VOCs，而负载型银基催化剂的作用机理主要是通过催化反应和吸附作用来实现VOCs的降解。

三、银基催化剂在VOCs降解中的应用银基催化剂具有广泛的应用领域，包括VOCs处理、空气净化等。

在VOCs处理中，银基催化剂已经被证明是一种高效的催化剂。

例如，银纳米颗粒可以用在光催化VOCs处理中，可以将VOCs转化为硝酸盐和水等无害物质。

此外，银离子催化剂在低温条件下也能够有效地降解VOCs，这对于汽车尾气处理和室内空气净化都具有重要意义。

基于壳聚糖负载银基催化剂的制备及其催化性能的研究基于壳聚糖负载银基催化剂的制备及其催化性能的研究引言催化剂是一种能够增强化学反应速度的物质。

在众多催化剂中，负载型催化剂具有较高的活性、稳定性和可重复使用等优势。

壳聚糖是一种常见的天然多糖，在催化领域的应用也越来越受到关注。

本文将介绍基于壳聚糖负载银基催化剂的制备方法，并研究其催化性能。

实验方法1. 壳聚糖的制备：将壳聚糖溶解在醋酸溶液中，搅拌1小时，经离心和干燥得到壳聚糖固体。

2. 银基催化剂的制备：将银颗粒与壳聚糖固体混合，加入异丙醇溶液中，并在搅拌条件下反应4小时。

再通过离心、洗涤和干燥工序得到壳聚糖负载银基催化剂。

3. 催化性能的研究：选取苯乙烯氧化反应作为模型反应，将该催化剂与氧气在一定的反应条件下进行反应，并记录反应结果。

结果与讨论通过扫描电子显微镜（SEM）观察，可以明显看到壳聚糖表面被均匀地覆盖了银颗粒。

通过对制备的壳聚糖负载银基催化剂进行X射线衍射（XRD）分析，可以确定银颗粒的存在，并且与标准银峰吻合。

此外，通过比较催化剂在模型反应中的催化活性，可以得出壳聚糖负载银基催化剂具有较高的催化活性。

在模型反应中，壳聚糖负载银基催化剂在较低的温度和压力下即可实现苯乙烯的氧化。

此外，催化剂具有较好的稳定性，可重复使用多次而不损失催化活性。

这主要归功于壳聚糖的负载作用，使银颗粒均匀地分布在催化剂表面，并提供了适宜的分散度和稳定性。

结论本研究成功制备了基于壳聚糖负载银基催化剂，并研究了其催化性能。

实验结果表明，壳聚糖负载银基催化剂具有较高的催化活性、稳定性和可重复使用性。

这为壳聚糖在催化剂领域的应用提供了新的思路。

这项研究为壳聚糖催化技术的进一步发展和实际应用奠定了基础。

尽管壳聚糖负载银基催化剂在苯乙烯氧化反应中表现出色，但在实际应用中还需要进一步研究和优化。

未来的研究可以探索催化剂的合成方法、温度和压力对催化性能的影响以及其他反应体系的应用。

银基复合结构的制备及其光催化性能研究当今,纺织染料、表面活性剂、杀虫剂和重金属的过度使用已经导致了河流、湖泊、地下含水层和海洋的污染。

而传统污水处理方法存在高成本、低效率等缺点。

因此,绿色、高效、低成本的废水处理技术亟待开发。

半导体光催化技术因其优异的活性和稳定性而受到了越来越多的关注。

近来,用于光解水和光降解污染物的金属氧化物、硫化物和氮化物半导体光催化剂已经成为研究热点。

然而,大多数半导体光催化剂存在太阳能利用率低、载流子复合较快等问题,仍有较大的研究空间。

本文设计并制备出以Ag为基的金属-半导体异质结构光催化剂,通过Ag的表面等离子体共振（SPR）效应增强光吸收率、拓宽光响应范围、提高光生载流子分离效率,从而增强了光催化剂的光催化活性。

具体研究内容和结果如下:1、通过电化学沉积法制备了中心茎尺寸约为50 nm的Ag树枝晶,然后利用原位硫化法在Ag树枝晶表面生长Ag₂S。

Ag树枝晶经过4小时硫化后形成的Ag-Ag₂S异质结构光催化剂展现出最佳的光催化活性,在模拟太阳光照射50分钟后,10 ppm的亚甲基蓝（MB）溶液降解效率达到98%,且光降解速率比纯Ag₂S提高了7倍。

由紫外可见近红外漫反射光谱和电化学阻抗谱可知,Ag的SPR效应与Ag₂S的窄带隙、高吸光系数结合,一方面提高了光吸收强度,另一方面拓宽光吸收范围从可见至红外。

此外,原位硫化的Ag₂S与Ag紧密结合,形成的包覆异质结构有利于Ag₂S内产生的光生电子向Ag树枝晶传输,减少载流子的体相复合。

2、通过简单的两步法成功将Ag-Ag₂S负载在碳布（CC）衬底上,形成Ag纳米微球-Ag₂S纳米片/CC复合结构材料。

《银基固溶体异质结的结构基础与光生载流子行为及性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，材料科学在各个领域的应用越来越广泛。

银基固溶体异质结作为一种新型的光电材料，其结构基础与光生载流子行为以及性能的研究成为了热门话题。

本文将探讨银基固溶体异质结的结构特点、光生载流子的行为规律以及其性能表现，为进一步的研究和应用提供理论支持。

二、银基固溶体异质结的结构基础银基固溶体异质结是由银基化合物与其他类型化合物所构成的异质结构，具有优异的电子和光学性能。

该结构主要包括两部分：一是主体结构——银基化合物；二是其他化合物的镶嵌部分，二者通过特定的晶格结构形成异质结。

首先，从主体结构的角度来看，银基化合物的晶格结构稳定，具有良好的导电性和光学性能。

在特定条件下，其他化合物能够以一定比例与银基化合物形成固溶体，使得材料性能得到优化。

这种固溶体在晶体中形成异质结，可以有效地提高材料的电子传输效率和光吸收能力。

其次，从异质结的角度来看，不同化合物之间的晶格匹配程度决定了异质结的稳定性。

当两种化合物的晶格参数、晶格类型和能级等性质相近时，异质结的形成更加稳定。

同时，在界面处产生的界面能级可以有效促进光生载流子的分离和传输。

三、光生载流子行为研究光生载流子行为是决定材料性能的关键因素之一。

在银基固溶体异质结中，当受到光照时，材料会吸收光能并激发出光生电子和空穴对。

这些光生载流子在材料内部发生复杂的运动和相互作用。

首先，光生电子和空穴对在材料内部发生分离。

由于不同化合物的能级差异，光生电子和空穴会分别向不同的方向移动。

这种分离过程有利于提高材料的电子传输效率和光能转换效率。

其次，光生载流子在运动过程中会受到多种因素的影响，如材料内部的缺陷、杂质等。

这些因素会影响载流子的寿命和传输速度。

因此，通过优化材料结构和减少缺陷等手段可以提高光生载流子的运动效率。

四、性能研究银基固溶体异质结的性能主要表现在电子传输效率、光吸收能力、光电转换效率等方面。

银基材料的制备及其在电化学中的应用研究银是一种具有广泛应用的重要金属，在电子、医药、化工等领域中都有着重要的应用价值。

随着科技的发展，对于银材料的性能要求也越来越高。

近年来，随着纳米技术的发展，银基纳米材料也逐渐成为一个热门研究领域。

本文将从银基材料的制备和在电化学中的应用方面进行探讨。

一、银基材料的制备银基材料的制备方式主要有两种，一种是物理性质基础上的化学制备，即直接化学合成。

另一种是利用生物学系统进行银基材料的制备，即生物合成。

1. 直接化学合成化学合成是一种直接利用化学反应合成银基材料的方法，其中一个较为常用的方法是还原法。

还原法是将某些化合物还原成纳米颗粒或固体颗粒的方法，其中还原剂的选择对颗粒的形态、尺寸和分散性等特性有着重要的影响。

另外，共沉淀法、微乳化法、氧化还原法等也常用于银基材料的合成。

这些方法均通过不同的反应机理，控制化学反应物的浓度、反应的时间和温度等因素来调节银基材料的物理化学性质。

2. 生物合成生物合成是一种通过控制有机生物体系还原过程来制备银基材料的方法。

其过程不仅有利于材料的制备，还能够在一定程度上优化材料的形态、尺寸和表面的活性。

生物合成银基材料的优点不仅仅在于低成本、环保，同时还能够在体系的生物来源（比如细菌、蛋白质等）中引入不同的功能，这为材料应用提供了新的机会。

二、银基材料在电化学方面的应用研究银基材料在电化学方面的应用研究主要涉及传感器、电极、储能器件等方面，由于其独特的电化学性质和良好的导电性能，成为电化学领域中一个重要的研究方向。

1. 传感器传感器是目前最为普遍的电化学应用之一，以其灵敏度高、可选择性强等特点得到运用。

银基纳米颗粒较大优异的表面积和对待测种类的很高吸附能力，为其成为传感器的理想选择。

银基材料的固态电解质传感器被普遍用于检测微生物、气体污染物、生物中的理化参数等。

2. 电极电极是电化学研究与应用的基本元件之一，对其性质进行优化控制，能够提高电极的电化学性能。

几种常见的银基光催化材料的应用研究陈颖【期刊名称】《《化工管理》》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】3页(P51-52,60)【关键词】银基; 可见光; 光催化活性【作者】陈颖【作者单位】广州工程技术职业学院广东广州510075【正文语种】中文0 引言近些年来，随着可持续发展政策的推行，我国各领域的科学技术水平也飞速提升，在国民生活质量得到大幅度改善的同时，环境持续恶化、资源大大短缺等问题也日益严峻。

导致环境恶化的污染物主要为各类工业生产中所排放的废渣、废气、废水等物质，它们成分大都比较复杂，基本为不同类型的有机物，若对它们直接进行处理难度非常大。

水资源的污染是世界各国普遍存在且急需解决的重大问题之一，许多对人体和动植物有毒害作用的污染物质很难被土壤、水体等环境自我降解去除，同时，它们在水资源和土壤等环境中存在范围很广、时间很长，对人类健康存在很大的威胁。

光催化降解技术主要是利用太阳全光或其中的可见光来降解空气和水体中的有机污物，其降解过程绿色环保，不易产生二次污染物，而且操作过程简单易学、成本较低，所以被认为是在处理废水方面最有研究价值的技术之一。

当前，在大量的新型纳米光催化剂中，几乎所有的银基纳米复合材料均对可见光表现出了较宽的吸收范围，因此，近些年来银基纳米化合物已成为可见光催化领域中的重要研究材料。

本文将对几种常见的银基纳米光催化材料的应用研究做以下介绍。

1 氧化银光催化材料Priya R[1]等人采用溶胶-凝胶法成功合成了Ag/Ag2O/TiO2三元纳米复合材料，由于Ag/Ag2O异质结构被负载在TiO2纳米材料的表面，因此，该纳米复合光催化剂的光催化降解速率随着银含量的增多而逐渐上升。

Liu C M[2]等人采用化学沉淀法制备出Ag2O/Bi2WO6纳米化合物，通过Bi2WO6与Ag2O的协同作用，大大提高了材料在可见光下的光催化活性。

Wang G[3]等人引入不同的络合剂制备出不同晶型的氧化银纳米复合物。

第４４卷第１６期２０１６年８月广 州 化 工ＧｕａｎｇｚｈｏｕＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＶｏｌ．４４Ｎｏ．１６Ａｕｇ．２０１６磁性银系光催化材料的研究进展*孟英爽１，郭 谦１，艾敬喆２，葛 明１（１华北理工大学化学工程学院，河北 唐山 ０６３００９；２华北理工大学以升创新教育基地，河北 唐山 ０６３００９）摘 要：银系光催化材料具有优良的可见光催化活性而倍受研究者青睐。

多数银系催化剂稳定性差、难回收阻碍其在实际中的应用。

磁性银系催化剂可在保持活性的基础上提高稳定性和回收利用率，外加磁场下即可完成回收再利用。

磁性银系催化剂具有良好的应用前景，给水处理领域带来曙光。

本文综述了近年来国内外负载型、包覆型磁性银系光催化材料的研究进展，并对其发展趋势进行了展望。

关键词：磁性；银系光催化剂；可见光 中图分类号：Ｏ６１４．８文献标志码：Ａ文章编号：１００１－９６７７（２０１６）０１６－００１８－０３*基金项目：河北省教育厅青年基金（ＱＮ２０１４０４５）。

第一作者：孟英爽（１９９２－），女，华北理工大学化学工程学院应化专业２０１３级学生。

通讯作者：葛明（１９８２－），男，博士，讲师，主要从事新型光催化材料的制备及性能研究。

ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＭａｇｎｅｔｉｃＳｉｌｖｅｒ－ｂａｓｅｄＰｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ*ＭＥＮＧＹｉｎｇ－ｓｈｕａｎｇ１，ＧＵＯＱｉａｎ１，ＡＩＪｉｎｇ－ｚｈｅ２，ＧＥＭｉｎｇ１（１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｅｂｅｉＴａｎｇｓｈａｎ０６３００９；２ＹｉｓｈｅｎｇＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＥｄｕｃａｔｉｏｎＢａｓｅ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｅｂｅｉＴａｎｇｓｈａｎ０６３００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｌｖｅｒ－ｂａｓｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｆａｖｏｒｅｄｂｙｓｃｈｏｌａｒｓｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｙｐｏｓｓｅｓｓｈｉｇｈｌｙｅｘｃｅｌｌｅｎｔｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．Ｍｏｓｔｓｉｌｖｅｒ－ｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔｓａｒｅｕｎｓｔａｂｌｅａｎｄｎｏｔｅａｓｙｔｏｒｅｃｏｖｅｒ，ｗｈｉｃｈｈｉｎｄｅｒｓｔｈｅｉｒｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｌｖｅｒ－ｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔｓｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｒｅｃｙｃｌｉｎｇｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇａｃｔｉｖｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｒｅｃｙｃｌｉｎｇｂｙａｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ．Ｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｌｖｅｒ－ｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔｓｈａｖｅａｇｏｏｄｐｒｏｓｐｅｃｔ，ｗｈｉｃｈｇｉｖｅｓｕｓｈｏｐｅｉｎｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｌｏａｄｅｄａｎｄｃｏａｔｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｌｖｅｒｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｉｓｍ；ｓｉｌｖｅｒ－ｂａｓｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓ；ｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔ随着社会的发展，环境污染和资源枯竭问题日益严重。

第42卷第10期2023年10月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.42㊀No.10October,2023g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展柏林洋1,蔡照胜2(1.江苏旅游职业学院,扬州㊀225000;2.盐城工学院化学化工学院,盐城㊀224051)摘要:光催化技术在太阳能资源利用方面呈现出良好的应用前景,已受到世界各国的广泛关注㊂g-C 3N 4是一种二维结构的非金属聚合物型半导体材料,具有合成简单㊁成本低㊁化学性质稳定㊁无毒等特点,在环境修复和能量转化方面应用潜力较大㊂但g-C 3N 4存在对可见光吸收能力差㊁比表面积小和光生载流子复合速率高等缺点,限制了其实际应用㊂构筑异质结光催化剂是提高光催化效率的有效途径之一㊂基于Ag 基材料的特点,前人对g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂进行了大量研究,并取得显著成果㊂本文总结了近年来AgX(X =Cl,Br,I)/g-C 3N 4㊁Ag 3PO 4/g-C 3N 4㊁Ag 2CO 3/g-C 3N 4㊁Ag 3VO 4/g-C 3N 4㊁Ag 2CrO 4/g-C 3N 4㊁Ag 2O /g-C 3N 4和Ag 2MoO 4/g-C 3N 4复合光催化剂降解环境污染物的研究进展,并评述了g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂目前面临的主要挑战,展望了其未来发展趋势㊂关键词:g-C 3N 4;Ag 基材料;二元复合光催化剂;光催化性能;环境污染物中图分类号:TQ426㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)10-3755-09Research Progress on g-C 3N 4/Ag-Based Binary Composite Photocatalysts for Degradation of Environmental PollutantsBAI Linyang 1,CAI Zhaosheng 2(1.Jiangsu Institute of Tourism,Yangzhou 225000,China;2.School of Chemistry and Chemical Engineering,Yancheng Institute of Technology,Yancheng 224051,China)Abstract :Photocatalysis technology shows a good application prospect in the utilization of solar energy resource and has attracted worldwide attention.g-C 3N 4is a two-dimensional polymeric metal-free semiconductor material with the characteristics of facile synthesis,low cost,high chemical stability and non-toxicity,which has great potential in environmental remediation and energy conversion.However,g-C 3N 4has the drawbacks of poor visible light absorption capacity,low specific surface area and high recombination rate of photogenerated charge carriers,which limits its practical application.Constructing heterojunction photocatalyst has become one of effective pathways for boosting photocatalytic efficiency.Based on the inherent merits of Ag-based materials,a lot of researches have been carried out on g-C 3N 4/Ag-based binary photocatalysts and prominent results have been achieved.Recent advances on AgX (X =Cl,Br,I)/g-C 3N 4,Ag 3PO 4/g-C 3N 4,Ag 2CO 3/g-C 3N 4,Ag 3VO 4/g-C 3N 4,Ag 2CrO 4/g-C 3N 4,Ag 2O /g-C 3N 4and Ag 2MoO 4/g-C 3N 4composite photocatalysts for the degradation of environmental pollutants were summarized.The major challenges of g-C 3N 4/Ag-based binary composite photocatalysts were reviewed and the future development trends were also forecast.Key words :g-C 3N 4;Ag-based material;binary composite photocatalyst;photocatalytic performance;environmental pollutant㊀收稿日期:2023-05-15;修订日期:2023-06-12基金项目:江苏省高等学校自然科学研究面上项目(19KJD530002)作者简介:柏林洋(1967 ),男,博士,副教授㊂主要从事光催化材料方面的研究㊂E-mail:linybai@通信作者:蔡照胜,博士,教授㊂E-mail:jsyc_czs@0㊀引㊀言随着全球经济的快速增长和工业化进程的加快,皮革㊁印染㊁制药和化工等行业排放的环境污染物总量3756㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷也不断增长㊂这些环境污染物存在成分复杂㊁毒性大㊁难以降解等特点,对人们的身体健康和生态环境产生严重威胁,已成为制约经济和社会发展的突出问题㊂如何实现环境污染物的高效降解是目前亟待解决的重要问题㊂效率低㊁能耗高及存在二次污染是利用传统处理方法处置环境污染物的主要缺陷[1]㊂光催化技术作为一种新型的绿色技术,具有环境友好㊁成本低㊁反应效率高和无二次污染等优点,在解决环境污染问题方面具有很大的发展潜力,深受人们的关注[2-4]㊂g-C3N4属于一种非金属聚合物型半导体材料,具有二维分子结构,即C原子和N原子通过sp2杂化形成的共轭石墨烯平面结构,具有适宜的禁带宽度(2.7eV)和对460nm以下可见光良好的响应能力㊂g-C3N4具有合成原料成本低㊁制备工艺简单㊁耐酸耐碱和稳定性好等特点,在催化[5]㊁生物[6]和材料[7]等领域应用广泛㊂然而,g-C3N4较小的比表面积㊁较弱的可见光吸收能力和较快的光生载流子复合率等不足导致其光量子利用率不高,给实际应用带来较大困难[8]㊂为了克服上述问题,前人提出了对g-C3N4进行形貌调控[9]㊁元素掺杂[10-11]和与其他半导体耦合[12-13]等方法㊂其中,将g-C3N4与其他半导体耦合形成异质结光催化剂最为常见㊂Ag基半导体材料因具有成本合理㊁光电性能好和光催化活性高等特点而深受青睐,但仍存在光生载流子快速复合和光腐蚀等缺陷㊂近年来,人们将Ag基材料与g-C3N4进行复合,整体提高了复合光催化剂的催化性能,并由此取得了大量极有价值的科研成果㊂本文综述了近年来g-C3N4/Ag银基二元复合光催化剂的制备方法㊁性能和应用等方面的研究现状,同时展望了未来的发展趋势,期望能为该领域的研究人员提供新的思路㊂1㊀g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂近年来,基于Ag基半导体材料能与g-C3N4能带结构匹配的特点,构筑g-C3N4/Ag基异质结型复合光催化体系已成为国内外的研究热点㊂这类催化剂通常采用沉淀法在g-C3N4表面负载Ag基半导体材料㊂其中,Ag基体的成核和生长是关键问题㊂通过对Ag基材料成核和生长工艺的控制,实现了Ag基材料在g-C3N4上的均匀分布㊂此外,通过对g-C3N4微观结构进行调控,使其具有较大的比表面积和较高的结晶度,从而进一步提高复合光催化剂的催化性能㊂相对于纯g-C3N4和Ag基光催化剂,g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂通过两组分的协同效应和界面作用,不仅能提高对可见光的吸收利用率,而且能有效抑制g-C3N4和Ag基材料中光生e-/h+对的重组,从而提高复合光催化剂的活性和稳定性㊂在g-C3N4/Ag基二元复合光催化材料中,以AgX(X=Cl,Br,I)/g-C3N4㊁Ag3PO4/g-C3N4㊁Ag2CO3/g-C3N4㊁Ag3VO4/g-C3N4㊁Ag2CrO4/g-C3N4㊁Ag2O/g-C3N4和Ag2MoO4/g-C3N4为典型代表㊂1.1㊀AgX(X=Cl,Br,I)/g-C3N4二元复合光催化剂AgX(X=Cl,Br,I)在杀菌㊁有机污染物降解和光催化水解产氢等方面展现出优异的性能㊂但AgX (X=Cl,Br,I)是一种光敏材料,在可见光下容易发生分解,形成Ag0,从而影响其催化活性及稳定性㊂将AgX(X=Cl,Br,I)与g-C3N4复合是提升AgX(X=Cl,Br,I)使用寿命㊁改善光催化性能最有效的方法之一㊂Li等[14]采用硬模板法制备出一种具有空心和多孔结构的高比表面积g-C3N4纳米球,并以其为载体,通过沉积-沉淀法得到AgBr/g-C3N4光催化材料㊂XRD分析显示AgBr的加入并没有改变g-C3N4的晶体结构,瞬态光电流试验表明AgBr/g-C3N4光电流密度高于g-C3N4,橙黄G(OG)染料经10min可见光照射后的降解率达到97%㊂Shi等[15]报道了利用沉淀回流法制备AgCl/g-C3N4光催化剂,研究了AgCl的量对催化剂结构及光催化降解草酸性能的影响,确定了最佳修饰量,分析了催化剂用量㊁草酸起始浓度㊁酸度和其他有机成分对光催化活性影响,通过自由基捕获试验揭示了光降解反应中起主要作用的活性物质为光生电子(e-)㊁羟基自由基(㊃OH)㊁超氧自由基(㊃O-2)和空穴(h+)㊂彭慧等[16]采用化学沉淀法制备具有不同含量AgI的AgI/g-C3N4光催化剂,SEM测试表明AgI纳米颗粒分布在层状结构g-C3N4薄片的表面,为催化反应提供了更多的活性位㊂该系列催化剂应用于光催化氧化降解孔雀石绿(melachite green,MG)的结果显示,AgI/g-C3N4(20%,质量分数,下同)的光催化性能最好,MG经2h可见光辐照后去除率达到99.8%㊂部分AgX(X=Cl,Br,I)/g-C3N4二元复合光催化剂的研究现状如表1所示㊂第10期柏林洋等:g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展3757㊀表1㊀AgX (X =Cl ,Br ,I )/g-C 3N 4二元复合光催化剂光降解环境污染物的研究现状Table 1㊀Research status of AgX (X =Cl ,Br ,I )/g-C 3N 4binary composite photocatalysts forphotodegradation of enviromental pollutantsPhotocatalytst Synthesis method TypePotential application Photocatalytic activity Reference AgBr /g-C 3N 4Sonication-assisted deposition-precipitation II-schemeDegradation of RhB,MB and MO 100%degradation for RhB,95%degradation for MB and 90%degradation for MO in 10min [17]AgCl /g-C 3N 4Precipitation Z-schemeDegradation of RhB and TC 96.1%degradation for RhB and 77.8%degradation for TC in 120min [18]AgCl /g-C 3N 4Solvothermal +in situ ultrasonic precipitation Z-scheme Degradation of RhB 92.2%degradation in 80min [19]AgBr /g-C 3N 4Deposition-precipitation II-schemeDegradation of MO 90%degradation in 30min [20]AgI /g-C 3N 4In-situ growth II-scheme Degradation of RhB 100%degradation in 60min [21]㊀㊀Note:MO-methyl orange,RhB-rhodamine B,TC-tetracycline hydrochloride,MB-methyl blue.1.2㊀Ag 3PO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂纳米Ag 3PO 4禁带宽度为2.5eV 左右,对可见光有很好的吸收作用,且光激发后具有很强的氧化性,在污染物降解和光解水制氢等领域有良好的应用前景[22]㊂但是,纳米Ag 3PO 4易团聚,光生载流子的快速重组使光催化活性大大降低,此外,Ag 3PO 4还易受光生e -的腐蚀,从而影响稳定性㊂Ag 3PO 4与g-C 3N 4复合可显著降低e -/h +对的重组,有效提高光催化性能㊂Wang 等[23]采用原位沉淀法获得Z-型异质结构g-C 3N 4/Ag 3PO 4复合光催化剂,并有效地提高了e -/h +对的分离效率㊂TEM 结果显示,Ag 3PO 4粒子被g-C 3N 4纳米片所覆盖,UV-DRS 结果表明,Ag 3PO 4的添加使g-C 3N 4吸收边发生红移,且吸收光强度显著增强,光降解实验结果显示,30%g-C 3N 4/Ag 3PO 4光催化剂在40min 内能去除约90%的RhB㊂胡俊俊等[24]利用了原位沉淀法合成了一系列Ag 3PO 4/g-C 3N 4复合光催化剂,研究了Ag 3PO 4和g-C 3N 4的物质的量比对催化剂在可见光下催化降解MB 性能的影响,发现在最优组分下,MB 经可见光辐照30min 后可以被完全降解㊂Mei 等[25]采用焙烧-沉淀法制备了一系列Ag 3PO 4/g-C 3N 4复合光催化剂,并用于可见光条件下降解双酚A(bisphenol A,BPA),发现Ag 3PO 4质量分数为25%时,光催化降解BPA 的性能最好,3h 能降解92.8%的BPA㊂潘良峰等[26]采用化学沉淀法制备出一种具有空心管状的Ag 3PO 4/g-C 3N 4光催化剂,SEM 结果表明,Ag 3PO 4颗粒均匀分布于空心管状结构g-C 3N 4的表面,两者形成一个较强异质结构,将其用于盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TC)光催化降解,80min 能降解98%的TC㊂Deonikar 等[27]研究了采用原位湿化学法合成催化剂过程中使用不同溶剂(去离子水㊁四氢呋喃和乙二醇)对Ag 3PO 4/g-C 3N 4的结构和光降解MB㊁RhB 及4-硝基苯酚性能的影响,发现不同溶剂对复合光催化剂的形貌有着重要影响,从而影响光催化性能,其中以四氢呋喃合成的复合光催化剂的催化降解性能最佳,这是由于g-C 3N 4纳米片均匀包裹在Ag 3PO 4的表面,从而促使两者界面形成较为密切的相互作用,有利于e -/h +对的分离㊂部分Ag 3PO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂的研究进展见表2㊂表2㊀Ag 3PO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂光降解环境污染物的研究现状Table 2㊀Research status of Ag 3PO 4/g-C 3N 4binary composite photocatalysts for photodegradation of environmental pollutantsPhotocatalyst Synthesis method Type Potential application Photocatalytic activity Reference g-C 3N 4/Ag 3PO 4In situ precipitation Z-scheme Degradation of BPA 100%degradation in 180min [28]g-C 3N 4/Ag 3PO 4Hydrothermal Z-schemeDecolorization of MB Almost 93.2%degradation in 25min [29]g-C 3N 4/Ag 3PO 4In situ prepcipitation II-scheme Reduction of Cr(VI)94.1%Cr(VI)removal efficiency in 120min [30]g-C 3N 4/Ag 3PO 4Chemical precipitation Z-scheme Degradation of RhB 90%degradation in 40min [31]g-C 3N 4/Ag 3PO 4In situ precipitation Z-scheme Degradation of levofloxacin 90.3%degradation in 30min [32]Ag 3PO 4/g-C 3N 4Chemical precipitation Z-schemeDegradation of gaseous toluene 87.52%removal in 100min [33]Ag 3PO 4/g-C 3N 4Calcination +precipitation Z-scheme Degradation of diclofenac (DCF)100%degradation in 12min [34]Ag 3PO 4/g-C 3N 4In situ deposition Z-scheme Degradation of RhB and phenol 99.4%degradation in 9min for RhB;97.3%degradation in 30min for phenol [35]3758㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷续表Photocatalyst Synthesis method Type Potential application Photocatalytic activity Reference Ag3PO4/g-C3N4In situ hydrothermal II-scheme Degradation of sulfapyridine(SP)94.1%degradation in120min[36] Ag3PO4/g-C3N4In situ growth Z-scheme Degradation of berberine100%degradation in15min[37] g-C3N4/Ag3PO4In situ deposition Z-scheme Degradation of ofloxacin71.9%degradation in10min[38] Ag3PO4/g-C3N4Co-precipitation Z-scheme Degradation of MO98%degradation in10min[39]g-C3N4/Ag3PO4Calcination+precipitation Z-scheme Degradation of MO,RhB and TC95%degradation for MO in30min;[40]96%degradation for RhB in15min;80%degradation for TC in30min1.3㊀Ag2CO3/g-C3N4二元复合光催化剂Ag4d轨道和O2p轨道杂化,形成Ag2CO3的价带(valence band,VB);Ag5s轨道和Ag4d轨道进行杂化,形成Ag2CO3导带(conduction band,CB),而CB中原子轨道杂化会降低Ag2CO3带隙能,从而提高光催化活性[41]㊂纳米Ag2CO3带隙能约为2.5eV,可见光响应性好,在可见光作用下表现出良好的光催化降解有机污染物特性[42-43]㊂然而,经长时间光照后,Ag2CO3晶粒中Ag+会被光生e-还原成Ag0,导致其光腐蚀,引起光催化性能下降[44]㊂Ag2CO3与g-C3N4耦合,能够有效地抑制光腐蚀,促进e-/h+对的分离,进而改善光催化性能㊂An等[45]通过构筑Z型核壳结构的Ag2CO3@g-C3N4材料来增强Ag2CO3和g-C3N4界面间的相互作用,从而有效防止光腐蚀发生,加速光生e-/h+对的分离,实现了催化剂在可见光辐照下高效降解MO㊂Yin等[46]通过水热法制备Ag2CO3/g-C3N4光催化剂,探讨了g-C3N4的含量㊁合成温度对催化剂结构和光降解草酸(oxalic acid,OA)性能的影响,获得最优条件下合成的催化剂能在45min光照时间内使OA去除率达到99.99%㊂Pan等[41]采用煅烧和化学沉淀两步法,制备了一系列Ag2CO3/g-C3N4光催化剂,TEM结果显示,Ag2CO3纳米粒子均匀分布在g-C3N4纳米片表面,且形貌规整㊁粒径均一,光催化性能测试结果表明,60% Ag2CO3/g-C3N4光催化活性最高,MO和MB分别经120和240min可见光光照后,其降解率分别为93.5%和62.8%㊂Xiu等[47]使用原位水热法构筑了Ag2CO3/g-C3N4光催化剂,光降解试验结果表明,MO经可见光辐照1h的去除率为87%㊂1.4㊀Ag3VO4/g-C3N4二元复合光催化剂纳米Ag3VO4带隙能约为2.2eV,可用于催化可见光降解环境污染物,是一种具有应用前景的新型半导体材料㊂然而,如何提高Ag3VO4光催化性能,仍然是学者研究的重点㊂构建Ag3VO4/g-C3N4异质结催化剂是提高Ag3VO4的催化性能的一种有效方法㊂该方法能够降低Ag3VO4光生载流子的复合率,拓宽可见光的吸收范围㊂Hind等[48]通过溶胶凝胶法制备出一种具有介孔结构的Ag3VO4/g-C3N4复合光催化剂,该复合催化剂经60min可见光照射能将Hg(II)全部还原,其光催化活性分别是Ag3VO4和g-C3N4的4.3倍和5.4倍,主要是由于异质结界面处各组分间紧密结合以及催化剂具有较高的比表面积和体积比,从而促进光生载流子的分离㊂蒋善庆等[49]利用化学沉淀法制备了系列Ag3VO4/g-C3N4催化剂,催化性能研究结果表明,Ag3VO4负载量为20%(质量分数)时,其光催化降解微囊藻毒素的效果最好,可见光辐照100min后降解率为85.43%,而g-C3N4在相同条件下的降解率仅为18.76%㊂1.5㊀Ag2CrO4/g-C3N4二元复合光催化剂纳米Ag2CrO4具有特殊的晶格和能带结构,其带隙能为1.8eV,可见光响应良好,是一种非常理想的可见光区半导体材料㊂然而,Ag2CrO4存在自身的电子结构和晶体的缺陷,导致其光催化效率性能较差,严重影响了实际应用[50-52]㊂将Ag2CrO4与g-C3N4复合形成异质结光催化剂是提高其光催化效率和稳定性的一种有效途径,因为Ag2CrO4在光照下产生的光生e-快速地迁移到g-C3N4表面,可避免光生e-在Ag2CrO4表面聚集而引起光腐蚀㊂Ren等[53]利用SiO2为硬模板,以氰胺为原料,合成出具有中空介孔结构的g-C3N4,再通过化学沉淀法制备了系列g-C3N4/Ag2CrO4光催化剂,并将其用于RhB和TC的可见光降解,研究发现g-C3N4/Ag2CrO4催化剂具有较高比表面积和丰富的孔道结构,在可见光辐射下表现出较高的光催化活性㊂Rajalakshmi等[54]利用水热方法合成了一系列Ag2CrO4/g-C3N4光催化剂,并将其用于对硝基苯酚的光催化降解,结果表明,Ag2CrO4质量分数为10%时,其降解率达到97%,高于单组分g-C3N4或Ag2CrO4,原因是与第10期柏林洋等:g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展3759㊀Ag 2CrO 4和g-C 3N 4界面间形成了S-型异质结,能提高e -/h +对的分离效率㊂1.6㊀Ag 2O /g-C 3N 4二元复合光催化剂纳米Ag 2O 是一种理想的可见光半导体材料,在受到光辐照后,其电子发生跃迁,CB 上光生e -能够将Ag 2O 晶粒中Ag +还原成Ag 0,而VB 上h +能够使Ag 2O 的晶格氧氧化为O 2,导致其结构不稳定㊂然而,纳米Ag 2O 在有机物污染物降解方面表现出良好的稳定性[55],这是因为Ag 2O 的表面会随着光化学反应的进行被一定数量的Ag 0纳米粒子所覆盖,而Ag 0纳米粒子作为光生e -陷阱,能够降低e -在Ag 2O 表面的富集,同时,由于光生h +具有较强的氧化性能力,既能实现对有机污染物的直接氧化,又能避免其对晶格氧的氧化,从而提高了纳米Ag 2O 光催化活性和稳定性㊂Liang 等[56]在常温下采用简易化学沉淀法制备了p-n 结Ag 2O /g-C 3N 4复合光催化剂,研究发现,起分散作用的g-C 3N 4为Ag 2O 纳米颗粒的生长提供了大量成核位点并限制了Ag 2O 纳米颗粒聚集,p-n 结的形成以及在光化学反应过程中生成的Ag 纳米粒子,加速了光生载流子的分离和迁移,拓宽了光的吸收范围,在可见光和红外光照下降解RhB 溶液过程中表现出良好的催化活性,其在可见光和红外光照下反应速率分别是g-C 3N 4的26倍和343倍㊂Jiang 等[57]通过液相法制备了一系列介孔结构的g-C 3N 4/Ag 2O 光催化剂,试验结果表明,Ag 2O 的添加显著提高了g-C 3N 4/Ag 2O 光催化剂的吸光性能和比表面积,因此对光催化性能的提升有促进作用,当Ag 2O 含量为50%时,光催化分解MB 的效果最好,经120min 可见光光照后,MB 的脱除率达到90.8%,高于g-C 3N 4和Ag 2O㊂Kadi 等[58]以Pluronic 31R 1表面活性剂为软模板,以MCM-41为硬模板,合成出具有多孔结构的Ag 2O /g-C 3N 4光催化剂,TEM 结果显示,球形Ag 2O 的纳米颗粒均匀地分布于g-C 3N 4的表面,催化性能评价表明0.9%Ag 2O /g-C 3N 4复合光催化剂光催化效果最佳,60min 能完全氧化降解环丙沙星,其降解效率分别是Ag 2O 和g-C 3N 4的4倍和10倍㊂1.7㊀Ag 2MoO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂Ag 2MoO 4具有良好的导电性㊁抗菌性㊁环保性,以及优良的光催化活性,在荧光材料㊁导电玻璃㊁杀菌剂和催化剂等方面有着广阔的应用前景[59]㊂但Ag 2MoO 4带隙大(3.1eV),仅能对紫外波段光进行响应,限制了其对太阳光的利用㊂当Ag 2MoO 4与g-C 3N 4进行耦合时,可以将其对太阳光的吸收范围由紫外拓展到可见光区,从而提高太阳光的利用率㊂Pandiri 等[60]通过水热合成的方法,制备出β-Ag 2MoO 4/g-C 3N 4异质结光催化剂,SEM 结果显示该催化剂中β-Ag 2MoO 4纳米颗粒均匀地分布在g-C 3N 4纳米片的表面,光催化性能测试结果表明在3h 的可见光照射下,其降解能力是β-Ag 2MoO 4和g-C 3N 4机械混合物的2.6倍,主要原因在于β-Ag 2MoO 4和g-C 3N 4两者界面间形成更为紧密的异质结,使得e -/h +对被快速分离㊂Wu 等[61]采用简单的原位沉淀方法成功构建了Ag 2MoO 4/g-C 3N 4光催化剂,并将其应用于MO㊁BPA 和阿昔洛韦的降解,结果表明该催化剂显示出良好的太阳光催化活性,这主要是因为Ag 2MoO 4和g-C 3N 4界面间存在着一定的协同效应,可有效地提高对太阳光的利用率,降低载流子的复合概率㊂2㊀g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂电荷转移机理模型研究g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂在可见光的辐照下,价带电子发生跃迁,产生e -/h +对㊂e -被催化剂表面吸附的O 2捕获产生㊃O -2,并进一步与水反应生成㊃OH,形成的三种活性自由基(h +㊁㊃O -2和㊃OH),实现水中有机污染物的高效降解(见图1)㊂而光催化反应机理与载流子的迁移机制密切相关㊂目前,g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂体系中主要存在三种不同的光生载流子的转移机制,分别为I 型㊁II 型和Z 型㊂图1㊀g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解有机污染物的光催化反应机理Fig.1㊀Photocatalytic reaction mechanism of g-C 3N 4/Ag-based binary composite photocatalyst for degradation of organic pollutants3760㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷2.1㊀I 型异质结载流子转移机理模型图2(a)为I 型异质结构中的光生e -/h +对转移示意图㊂半导体A 和半导体B 均对可见光有响应,其中,半导体A 的带隙较宽,半导体B 的带隙较窄,并且半导体B 的VB 和CB 均位于半导体A 之间,在可见光的照射下,e -发生跃迁,从CB 到VB,半导体A 的CB 上的e -和VB 上的h +分别向半导体B 的CB 和VB 转移,从而实现了e -/h +对的分离㊂以Ag 2O /g-C 3N 4复合催化剂为例[58],当Ag 2O 和g-C 3N 4相耦合时,因为g-C 3N 4的VB 具有更正的电势,h +被转移到Ag 2O 的VB 上,同时,光激发e -在g-C 3N 4的CB 上,其电势较负,e -便传输到Ag 2O 的CB 上,CB 上e -与O 2结合形成㊃O -2,并进一步与H +结合生成了㊃OH,而有机物污染物被Ag 2O 的价带上h +氧化分解生成CO 2和H 2O㊂2.2㊀II 型异质结载流子转移机理模型II 型异质结是一种能级交错带隙型结构,如图2(b)所示,其中半导体A 的CB 电位较负,在可见光照射下,e -从CB 上转移到半导体B 的CB 上,h +从半导体B 的VB 转移到半导体A 的VB 上,从而使e -/h +对得以分离㊂以Ag 3PO 4@g-C 3N 4为例[62],由于g-C 3N 4的CB 的电势较Ag 3PO 4低,光生e -从g-C 3N 4迁移到Ag 3PO 4的CB 上,而Ag 3PO 4的CB 电势较g-C 3N 4高,h +从Ag 3PO 4的VB 迁移到g-C 3N 4的VB 上,从而实现e -/h +对的分离,g-C 3N 4表面的h +可直接氧化降解MB,而Ag 3PO 4表面积聚的电子又会被氧捕获,产生H 2O 2,并进一步分解成㊃OH,从而加快MB 的降解㊂上述I 型和II 型结构CB 的氧化能力和VB 还原能力低于单一组分,造成复合半导体的氧化还原能力降低[63]㊂2.3㊀Z 型异质结载流子转移机理模型构建Z 型异质结光光催化剂使得e -和h +沿着特有的方向迁移,有效解决复合催化剂氧化还原能力降低问题[64]㊂Z 型异质结催化剂e -/h +对的迁移方向如图2(c)所示,e -从半导体B 的电势较高的CB 转移到半导体A 的电势较低的VB 进行复合,从而实现半导体A 的e -和半导体B 的h +发生分离㊂h +在半导体B 表面氧化性能更强,在半导体A 上e -具有较高还原特性,两者共同作用使环境污染物得以顺利降解㊂为了更好地解释Z 型异质结h +和e -迁移机理,以Ag 3VO 4/g-C 3N 4复合光催化剂为例[48],复合光催化剂经可见光激发后,Ag 3VO 4和g-C 3N 4都发生了e -跃迁,在Ag 3VO 4的CB 上e -与g-C 3N 4的VB 上h +进行复合时,e -对Ag 3VO 4的腐蚀作用被削弱,同时,也实现了g-C 3N 4的CB 上e -和Ag 3PO 4的价带上h +发生分离,g-C 3N 4的CB 上e -具有较强的还原性,将Hg 2+还原成Hg 0,而Ag 3PO 4的VB 上h +具有较强的氧化性,可将HOOH氧化生成CO 2和H 2O㊂图2㊀电子-空穴对转移机理示意图Fig.2㊀Schematic diagrams of electron-hole pairs transfer mechanism 3㊀结语和展望g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂因其较强的可见光响应和优异的光催化性能,在环境污染物的降解方面具有广阔的发展空间㊂近年来,国内外研究人员在理论研究㊁制备方法和光催化性能等多个领域取得了重要进展,为光催化理论的发展奠定了坚实的基础㊂然而,g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂在实际应用中还面临诸多问题,如制备工艺复杂㊁光腐蚀㊁光催化剂回收利用困难㊁光催化降解污染物的反应机理尚不明确等,第10期柏林洋等:g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展3761㊀现有的光催化降解模型仍有较大的分歧,亟待深入研究㊂为了获得性能优良的g-C3N4/Ag基复合光催化剂,实现产业化应用,应进行以下几方面的研究:1)在g-C3N4/Ag基二元光催化剂的基础上,构建多元复合光催化剂,是进一步提升光生载流子分离效率的有效㊁可靠手段,也是当今和今后光催化剂的研究重点㊂2)对g-C3N4/Ag基二元光催化剂体系中e-/h+对的转移㊁分离和复合等过程进行系统研究,并阐明其光催化反应机制㊂3)针对当前合成的g-C3N4材料多为体相,存在着颗粒大㊁比表面积小㊁活性位少等缺陷,应通过对g-C3N4材料的形状㊁形貌及尺寸的调控,来实现Ag 基材料在g-C3N4材料表面的均匀分布,降低e-/h+对的重组概率,从而大幅度提高复合光催化剂的性能㊂4)Ag基材料的光腐蚀是导致光催化活性和稳定性下降的重要因素,探索一种更为有效的光腐蚀抑制机制,是将其推广应用的关键㊂5)当前合成的g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂多为粉末状,存在着易团聚㊁难回收等问题,从而限制了其循环利用㊂因此,需要开展g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂回收和再利用的研究,这将有利于社会效益和经济效益的提高㊂参考文献[1]㊀LIN Z S,DONG C C,MU W,et al.Degradation of Rhodamine B in the photocatalytic reactor containing TiO2nanotube arrays coupled withnanobubbles[J].Advanced Sensor and Energy Materials,2023,2(2):100054.[2]㊀DIAO Z H,JIN J C,ZOU M Y,et al.Simultaneous degradation of amoxicillin and norfloxacin by TiO2@nZVI composites coupling withpersulfate:synergistic effect,products and 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