類(lèi)仙人球狀A(yù)g3PO4/ZnO納米棒陣列異質(zhì)結(jié)的構(gòu)筑及光催化性能研究＊

楊 欣，蔣冰心，朱立國(guó)

(1. 上海理工大學(xué) 公共實(shí)驗(yàn)中心，上海 200093； 2. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院， 合肥 230036；3. 上海理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200093)

類(lèi)仙人球狀A(yù)g3PO4/ZnO納米棒陣列異質(zhì)結(jié)的構(gòu)筑及光催化性能研究＊

楊 欣1，蔣冰心2，朱立國(guó)3

(1. 上海理工大學(xué) 公共實(shí)驗(yàn)中心，上海 200093； 2. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院， 合肥 230036；3. 上海理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200093)

采用晶種異質(zhì)外延生長(zhǎng)法合成制備結(jié)構(gòu)新穎、性能穩(wěn)定的類(lèi)仙人球狀的Ag3PO4立方微晶(MC)/ZnO納米棒陣列(NRs)異質(zhì)結(jié)。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)表征樣品形貌，X射線衍射儀(XRD)表征晶體結(jié)構(gòu)。通過(guò)有機(jī)染料羅丹明B(RhB)的降解率及循環(huán)降解能力測(cè)試，研究其催化活性及穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備的Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)表現(xiàn)出良好的光催化活性及穩(wěn)定性；在可見(jiàn)光區(qū)域催化降解RhB的實(shí)驗(yàn)中，降解率高達(dá)98%。Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)獨(dú)特的復(fù)合結(jié)構(gòu)為催化反應(yīng)提供大量的催化活性位點(diǎn)，有效提高催化反應(yīng)的活性，同時(shí)降低了光生電子-空穴電荷對(duì)的復(fù)合率，從而極大地增強(qiáng)了光催化效率。

異質(zhì)結(jié)構(gòu)；外延生長(zhǎng)；光催化；ZnO納米棒陣列；Ag3PO4立方微晶

0 引 言

半導(dǎo)體材料在能源和環(huán)境領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力與前景，倍受研究者的關(guān)注[1-4]。ZnO是一種重要的寬禁帶(3.37 eV)半導(dǎo)體材料，具有獨(dú)特的光、電及催化性能[5]，是半導(dǎo)體材料的研究熱點(diǎn)。但是，寬的禁帶會(huì)限制ZnO對(duì)可見(jiàn)光的吸收利用，光生電子-空穴對(duì)的高復(fù)合率也會(huì)降低其光催化活性。一般可通過(guò)合成制備一維ZnO納米棒、ZnO納米棒陣列或與其它組分耦合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)光催化性能的有效提高[6-10]。Ag3PO4是一種窄禁帶(2.45 eV)半導(dǎo)體材料，作為一種可見(jiàn)光感劑，可以有效捕獲波長(zhǎng)小于等于530 nm的可見(jiàn)光及紫外光，在可見(jiàn)光催化領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力[11-15]。因此，通過(guò)寬禁帶半導(dǎo)體材料ZnO與窄禁帶半導(dǎo)體材料Ag3PO4的耦合，可以實(shí)現(xiàn)材料性能的改進(jìn)[16-18]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，Liu 等人通過(guò)球磨法制備得到Ag3PO4/ZnO復(fù)合材料，但是該復(fù)合材料是由兩個(gè)分離相所構(gòu)成，這樣的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了晶體界面大量表面缺陷和電子陷阱的產(chǎn)生[16]；Zhong 等人利用沉淀法分別制備出不同銀、鋅物質(zhì)的量比的Ag3PO4/ZnO復(fù)合物，并得出當(dāng)銀、鋅比為4%時(shí)，具有相對(duì)較高的光催化活性的結(jié)論，但是在可見(jiàn)光區(qū)域催化降解羅丹明B(RhB)的測(cè)試中，降解率僅為76.6%，且三次循環(huán)后，降解率低至47.1%，這主要?dú)w因于制備得到的復(fù)合物結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性[17]。

本文采用簡(jiǎn)單的水熱法合成制備結(jié)構(gòu)新穎、性能穩(wěn)定的Ag3PO4立方微晶(MC)/ZnO納米棒陣列(NRs)異質(zhì)結(jié)，即在Ag3PO4立方晶體表面利用晶種異質(zhì)外延生長(zhǎng)法生長(zhǎng)ZnO納米棒陣列。利用多種測(cè)試手段對(duì)Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；并開(kāi)展了Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)光催化性能測(cè)試及循環(huán)研究，分析其催化活性及穩(wěn)定性。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1．1 試劑與儀器

本實(shí)驗(yàn)所使用的化學(xué)藥品、試劑有：硝酸銀(AgNO3)，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，六水合硝酸鋅(Zn(NO3)2·6H2O)，烏洛托品(HMT)，十二水合磷酸氫二鈉(Na2HPO4·12H2O)，氨水(NH3·H2O)，無(wú)水乙醇(CH3CH2OH)。所有化學(xué)試劑均為分析純，從Aldrich購(gòu)買(mǎi)。

樣品微觀形貌利用掃描電子顯微鏡(SEM，Hitachi S4800，5 kV)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM，JEM 2100，200 kV)進(jìn)行表征。異質(zhì)結(jié)晶體結(jié)構(gòu)使用X射線衍射儀(XRD，Rigaku Dmax-2000，Cu Kα輻射，λ=1.1514 nm)進(jìn)行表征。光催化實(shí)驗(yàn)中水樣殘留有機(jī)染料通過(guò)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(Varian Cary 500)測(cè)試，光程為1 cm。

1．2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 Ag3PO4立方晶(MCs)的制備

首先，量取體積為23.53 mL的0.1 mol/L的NH3·H2O溶液并逐滴加入到10 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2%的AgNO3水溶液中，同時(shí)充分?jǐn)嚢?，得到透明的銀氨溶液；再將0.15 mol/L的Na2HPO4·12H2O溶液加入至上述銀氨溶液中，生成黃綠色Ag3PO4立方晶體；最后，用去離子水、乙醇分別清洗樣品數(shù)次，將制備的Ag3PO4立方晶體分散在乙醇溶液中備用。

1.2.2 Ag3PO4MC/ZnO NRs的制備

將上述制備的Ag3PO4MCs浸泡于0.1 g/L的PVP水溶液中，靜置4 h；利用溶膠-凝膠法制備ZnO晶種膠體[9]，再將表面包覆有PVP的Ag3PO4MCs分散在ZnO晶種膠體中，懸置4 h，離心分離，去離子水、乙醇分別清洗樣品數(shù)次；然后，將表面吸附有ZnO晶種的Ag3PO4MCs放置于40 mL等物質(zhì)的量的Zn(NO3)2·6H2O(0.01 mol/L)和HMT(0.01 mol/L)水溶液中，于85 ℃熟化(水解)6 h，制得Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)；最后，離心分離，去離子水、乙醇分別清洗樣品數(shù)次，干燥，保存?zhèn)溆谩?/p>

1．3 Ag3PO4MC/ZnO NRs的光催化降解

通過(guò)可見(jiàn)光下催化降解羅丹明B(RhB)的實(shí)驗(yàn)來(lái)考察Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)的光催化活性。稱(chēng)取20 mg的樣品分散在40 mL的5 mg/L的 RhB水溶液中，置于暗處，攪拌1 h，使其達(dá)到吸附-脫附平衡；然后，開(kāi)啟太陽(yáng)光模擬光源，每間隔1 min取樣0.3 mL溶液于離心管中，以6 000 r/min 的轉(zhuǎn)速離心，除去溶液中的光催化劑；最后，用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)降解后水溶液中RhB的殘留量。Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)對(duì)RhB的降解率用公式表示

降解率=(A-A0)/A0

(1)

式中，A0和A分別為RhB溶液的初始吸光度和剩余吸光度。

2 結(jié)果與討論

2．1 Ag3PO4MC/ZnO NRs生長(zhǎng)示意圖

通過(guò)兩步法制備Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)。

第一步是上ZnO晶種。首先利用PVP溶液對(duì)Ag3PO4立方晶體表面進(jìn)行處理，以提高其對(duì)ZnO晶種的吸附能力；將PVP修飾過(guò)的Ag3PO4MCs懸置在ZnO晶種溶膠-凝膠溶液中一定時(shí)間，使ZnO晶種充分吸附于Ag3PO4MCs表面。ZnO晶種均勻分布在Ag3PO4MCs表面，疏密適中。

第二步是異質(zhì)外延生長(zhǎng)ZnO納米棒陣列。將覆有ZnO晶種的Ag3PO4MCs懸置于等物質(zhì)的量(Zn(NO3)2·6H2O和HMT)的母液中，于一定溫度下熟化6 h，制備得到Ag3PO4MC/ZnO NRS異質(zhì)結(jié)，生長(zhǎng)過(guò)程如圖1所示。

圖1 Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)構(gòu)的可控生長(zhǎng)過(guò)程示意圖

Fig 1 Schematic illustration of the procedure for the controllable synthesis of the Ag3PO4MC/ZnO NRs heterostuctures

2．2 形貌和結(jié)構(gòu)表征

圖2(a)為Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)的SEM圖。由圖2(a)可知，Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)的尺寸為2 μm左右，整個(gè)異質(zhì)結(jié)保留了Ag3PO4的立方形貌(未包覆ZnO的Ag3PO4如圖2(a)插圖所示)，Ag3PO4六個(gè)面均被ZnO NRs均勻覆蓋。圖2(b)為ZnO NR的HRTEM圖。由圖2(b)中HRTEM及衍射花樣可知，ZnO NRS為單晶結(jié)構(gòu)，沿(002)取向擇優(yōu)生長(zhǎng)，具有較好的結(jié)晶度，經(jīng)過(guò)測(cè)量，其晶面間距為0.26 nm，直徑約80 nm，長(zhǎng)度1～1.2 μm。

圖2 (a) Ag3PO4MC/ZnO NRs的SEM圖,(b) ZnO NRs的HRTEM圖

Fig 2 (a) SEM images of Ag3PO4MC/ZnO NR heterostructures,(b) HRTEM images of ZnO NRs

圖3為Ag3PO4MCs及Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)的XRD衍射圖譜。由圖3中Ag3PO4MCs衍射圖譜可以看出，Ag3PO4的(110)、(200)、(210)、(211)、(222)、(310)、(320)、(400)晶面的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片(JCPDS 06-0505)一致，且不存在其它衍射峰?？梢宰C明，所制備的樣品為高純度的立方Ag3PO4。圖中衍射峰尖銳，半高寬較窄，強(qiáng)度高，說(shuō)明Ag3PO4具有較好的結(jié)晶度且晶型完整。從圖3中Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)的衍射圖譜可以看出Ag3PO4和ZnO的特征峰，且ZnO的特征峰與標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片(JCPDS 36-1451)吻合，ZnO具體對(duì)應(yīng)的峰值已在圖中標(biāo)出，這說(shuō)明該異質(zhì)結(jié)由立方結(jié)構(gòu)的Ag3PO4和六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO組成。ZnO 晶體(002) 晶面具有較強(qiáng)的衍射峰，說(shuō)明了納米棒沿(002) 面擇優(yōu)生長(zhǎng)，且總體上垂直于Ag3PO4晶體表面。結(jié)合圖2(a)和圖3，充分證明了在立方相Ag3PO4晶表面已成功包覆了六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO。

圖3 Ag3PO4MCs與 Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)XRD圖譜

Fig 3 XRD patterns of Ag3PO4MCs and Ag3PO4MC/ZnO NR heterostructures

2．3 光致發(fā)光光譜

光催化劑在光的激發(fā)下會(huì)產(chǎn)生光生電子和光生空穴，當(dāng)光生電子、空穴復(fù)合時(shí)，會(huì)發(fā)出熒光，故一般通過(guò)研究光致發(fā)光光譜(PL)分析光生電子-空穴復(fù)合的幾率，從而探討光催化活性[19]。為了比較所制備的ZnO NRs與Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)的光催化活性，對(duì)ZnO NRs和Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)的光致發(fā)光光譜(PL)進(jìn)行研究。圖4為ZnO NRs和Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)的光致發(fā)光光譜(PL)圖。由PL曲線可知，Ag3PO4的存在，使得ZnO的PL發(fā)射強(qiáng)度明顯減弱，表明Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)能有效抑制光生電子-空穴復(fù)合，提高電荷的分離，從而提高了光催化效率。

圖4 ZnO NRs、Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光致發(fā)光光譜

Fig 4 PL emission spectra of ZnO NRs and Ag3PO4MC/ZnO NR heterostructures

2．4 光催化性能研究

圖5為不同催化劑(催化劑質(zhì)量相同)下，有機(jī)染料RhB的降解率隨時(shí)間的變化曲線。從圖5中可以看出，無(wú)催化劑和僅有ZnO NRs催化劑存在的情況下，有機(jī)染料的降解率變化不是很明顯。當(dāng)催化劑為Ag3PO4MC和Ag3PO4MC/ZnO NRs時(shí)，降解率變化趨勢(shì)很明顯，在前4 min迅速上升，降解率可達(dá)到70%左右；5 min后，降解率趨于緩慢。這是因?yàn)槌跏茧A段染料分子量較多，接觸到催化劑的幾率較大，故反應(yīng)速度較快；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，染料分子逐漸減少，能發(fā)生反應(yīng)的分子數(shù)量減少，所以降解率隨之減緩。由圖5的分析可知，Ag3PO4MC/ZnO NRs表現(xiàn)出更加優(yōu)越的催化性活性，最終的降解率高達(dá)98%左右。

圖5 催化劑對(duì)羅丹明B的光催化降解性能

Fig 5 Catalyst on the properties of photocatalytic degradation of rhodamine B

為了進(jìn)一步研究Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)在可見(jiàn)光區(qū)域?qū)τ袡C(jī)染料RhB降解率的穩(wěn)定性，分別對(duì)ZnO NRs、Ag3PO4MCs 、Ag3PO4MC/ZnO NRs進(jìn)行3次循環(huán)降解能力測(cè)試。圖6為Ag3PO4MC/ZnO NRs、ZnO NRs和Ag3PO4MCs的循環(huán)光催化性能。從圖6可以看出，在3次循環(huán)過(guò)后，Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)的光催化降解率變化幅度最小，在7 min內(nèi)，第3次降解率仍能達(dá)到80%以上，即經(jīng)歷3次光催化循環(huán)后依然能保持相對(duì)較好的催化活性；而Ag3PO4MCs催化劑在完成3次的催化實(shí)驗(yàn)后，降解率下降到60%以下，催化活性降低較多；ZnO催化劑基本保持不變，降解率始終在20%以下。這主要是因?yàn)锳g3PO4作為光催化劑，容易發(fā)生光蝕和溶蝕，見(jiàn)光易分解為金屬銀，具有較低的穩(wěn)定性[17]。實(shí)驗(yàn)中Ag3PO4MCs在經(jīng)歷3次循環(huán)測(cè)試后，因金屬銀的存在而呈現(xiàn)黑色，而Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)循環(huán)后顏色變?yōu)闇\黃色。這說(shuō)明Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)降低了Ag3PO4的光化學(xué)腐蝕程度，從而具有較高的穩(wěn)定性。

這充分說(shuō)明Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)具有較強(qiáng)的催化活性及穩(wěn)定性。這主要是因?yàn)椋诳梢?jiàn)光輻射下，Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)中Ag3PO4的電子被激發(fā)，躍遷轉(zhuǎn)移至ZnO的導(dǎo)帶，實(shí)現(xiàn)了電荷的及時(shí)轉(zhuǎn)移，進(jìn)而促使電子-空穴對(duì)的有效分離。另外，Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)具有高的比表面積，為催化反應(yīng)提供了更多的活性位點(diǎn)，從而提高了催化劑的催化活性[18]。

圖6 Ag3PO4MC/ZnO NRs、ZnO NRs和Ag3PO4MCs的循環(huán)光催化性能

Fig 6 Cycling photocatalytic properties of the Ag3PO4MC/ZnO NRs heterostructure, the bare ZnO NRs and Ag3PO4MCs

3 結(jié) 論

通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱合成法成功制備了形貌良好、結(jié)構(gòu)新穎、性能穩(wěn)定的催化材料Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)，并表現(xiàn)出良好的催化活性，在可見(jiàn)光區(qū)域?qū)τ袡C(jī)染料羅丹明催化降解率可達(dá)98%。三次循環(huán)催化反應(yīng)后，降解率仍能高達(dá)80%，證實(shí)Ag3PO4MC/ZnO NRs具有較高的穩(wěn)定性。Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)表現(xiàn)出的優(yōu)越性能主要是因?yàn)閺?fù)合材料的集成異質(zhì)結(jié)構(gòu)為載流子提供了立體高速的傳輸通道，促進(jìn)了光生電子的有效分離和及時(shí)轉(zhuǎn)移，同時(shí)，表面生長(zhǎng)的ZnO納米棒陣列提供了高的比表面積，為催化反應(yīng)提供充足的活性位點(diǎn)。該新穎的Ag3PO4MC/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)可通過(guò)一定的修飾，實(shí)現(xiàn)在能量轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)(太陽(yáng)能電池、鋰電池、水分解等)、電化學(xué)發(fā)光傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用。

致謝：上海理工大學(xué)教師產(chǎn)學(xué)研資助項(xiàng)目！

[1] Mokari T, Rothenberg E, Popov I, et al. Selective growth of metal tips onto semiconductor quantum rods and tetrapods[J]. Science, 2004, 304(5678):1787-1790.

[2] Mokari T, Sztrum C, Salant A, et al. Formation of asymmetric one-sided metal-tipped semiconductor nanocrystal dots and rods[J]. Nat Mater, 2005, 4(1):855-863.

[3] Zhang X, Zhang H J. Research on catalysts for oxygen electrode based on 3d transition metal[J]. Nonferrous Metal Materials and Engineering, 2016,37(3):110-117. 張 旭，張慧娟. 基于3d過(guò)渡金屬的氧電極材料研究進(jìn)展[J]. 有色金屬材料與工程，2016,37(3):110-117.

[4] Ding X, Huang L H, Ji M, et al. Critical influence of carbon nitride self-assembly coating on the electrodemical performance of SnO2-TiO2nanocomposite and materials for lithium ion battery[J]. Nonferous Metal Materials and Engineering, 2016,37(2):1-7. 丁 翔，黃麗華，記 敏，等. 氮化碳自組裝包裹對(duì)SnO2-TiO2復(fù)合鋰離子電池負(fù)極材料電化學(xué)性能的影響[J]. 有色金屬材料與工程，2016,37(2):1-7.

[5] Fan F, Ding Y, Liu D, et al. Facet-selective epitaxial growth of heterogeneous nanostructures of semiconductor and metal: ZnO nanorods on Ag nanocrystals[J]. J Am Chem Soc, 2009, 131(1):12036-12037.

[6] Chen Y, Jia H. Synthesis and charaterization of ZnO one-dimensional nanomaterials[J]. Journal of Functional materials, 2015, 5(46):05151-05154. 陳延明，賈宏偉. ZnO 一維納米材料的制備與表征[J]. 功能材料, 2015, 5(46): 05151-05154.

[7] Sun K, Jing Y, Park N, et al. Solution synthesis of large-scale, high-sensitivity ZnO/Si hierarchical nanoheterostructure photodetectors[J]. J Am Chem Soc, 2010, 132(1):15465-15467.

[8] Wu L, Quan B, Liu Y, et al. One-pot synthesis of liquid Hg/β-HgS metal-semiconductor heterostructures with unique electrical properties[J]. ACS Nano, 2011, 5(1):2224-2230.

[9] Zuo Y, Qin Y, Jin C, et al. Double-sided ZnO nanorod arrays on single-crystal Ag holed microdisks with enhanced photocataltytic efficiency[J]. Nanoscale, 2013, 5(1):4388-4394.

[10] Shi L, Xu Y, Hark S, et al. Optical and electrical performance of SnO2capped ZnO nanowire arrays[J]. Nano Lett., 2007, 7(1):3559-3563.

[11] Ma Y, Li W, Cho E, et al. Au@Ag core-shell nanocubes with finely tuned and well-controlled sizes, shell thicknesses, and optical properties[J]. ACS Nano, 2010, 4(1):6725-6734.

[12] McKiernan M, Zeng J, Ferdous S. Facile synthesis of bimetallic Ag-Ni core-sheath nanowires and their magnetic and electrical properties[J]. Small, 2010, 6(1):1927-1934.

[13] Hochbaum A, Yang P. Semiconductor nanowires for energy conversion[J]. Chem Rev, 2010, 110(1):527-546.

[14] Xu C, Wu J, Desai U, et al. Multilayer assembly of nanowire arrays for dye-sensitized solar cells[J]. J Am Chem Soc, 2011, 133(2):8122-8125.

[15] Jiao Z, Zhang Y, Yu H, et al. Concave trisoctahedral Ag3PO4microcrystals with high-index facets and enhanced photocatalytic properties[J]. Chem Commun, 2013, 49(6):636-638.

[16] Liu W, Wang M L, Xu C X, et al. Ag3PO4/ZnO∶An efficient visible-light-sensitized composite with its application in photocatalytic degradation of Rhodamine B[J]. Mater Res Bull, 2013, 48(1):106-113.

[17] Zhong J B, Li J Z, Wang T, et al. Improved solar-driven photocatalytic performance of Ag3PO4/ZnO composites benefiting from enhanced charge separation with a typical Z-scheme mechanism[J]. Appl Phys A, 2016, 4(1):1-6.

[18] Dong C, Wu K L, Li M R, et al. Synthesis of Ag3PO4-ZnO nanorod composites with high visible-light photocatalytic activity[J]. Catal Commun, 2014, 2(1):32-35.

[19] Yu J G, Xiong J F, Cheng B, et al. Hydrothermal preparation and visible-light photocatalytic activity of Bi2WO6powders[J]. J Solid State Chem, 2005, 178(6):1968-1972.

Synthesis andphotocatalytic properties of cactus-like heterostructure of Ag3PO4MC/ZnO NRs

YANG Xin1, JIANG Bingxin2, ZHU Liguo3

(1. Public Experiment Center, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China;2. School of Plant Protection, University of Anhui Agricultural, Anhui 230036, China;3. School of Material Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093, China)

Heterostructure of Ag3PO4microcube (MC)/ZnO nanorobs(NRs) were fabricated via a heteroepitaxial growth strategy. As-prepared Ag3PO4MC/ZnO NRs was cactus-like. Scanning electron microscopy (SEM), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) was used to characterize the morphology of the samples, the X-ray diffraction (XRD) was used to characterize the crystal structure, and the photocatalytic properties and stability were studied with degradation of Rhodamine B (RhB) under visible light irradiation. The experimental results showed that Ag3PO4MC/ZnO NR heterostructures exhibited superior photocatalytic activity toward degradation of RhB under visible light irradiation. The degradation rate was about 98%. The enhanced catalytic performance was owned to the hetero-structured catalyst which supplied more active sites, meanwhile improved the efficient separation of photo-excited electron-hole pairs.

heterostructure; heteroepitaxial growth; photocatalysis; ZnO nanorobs；Ag3PO4microcube

1001-9731(2016)12-12184-05

2015上海市教委重點(diǎn)課程資助項(xiàng)目(1K-16-204-001)；2015上海理工大學(xué)“精品本科”重點(diǎn)教改資助項(xiàng)目(2015-JPBKZ-017) ；2016上海理工大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練資助項(xiàng)目(XJ2016256)

2016-04-29

2016-07-20 通訊作者：楊 欣，E-mail: shidayang@126.com

楊 欣 (1988-)，女，黑龍江七臺(tái)河人，助理實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要從事納米功能材料研究。

O469；O786

A

10.3969/j.issn.1001-9731.2016.12.031