金属有机框架衍生的Co3O4/SnO2复合材料制备及其光催化性能

doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2330

上海大学学报(自然科学版) ›› 0, Vol. ›› Issue (): 54-067.doi: 10.12066/j.issn.1007-2861.2330

金属有机框架衍生的Co₃O₄/SnO₂复合材料制备及其光催化性能

吴函鸿¹, 刘善鑫¹, 王大卫¹, 黄茹婷^1,2, 陈志文³

1. 安徽大学资源与环境工程学院, 合肥 230601;2. 安徽大学湿地生态保护与修复安徽省重点实验室, 合肥 230601; 3. 上海大学环境与化学工程学院, 上海 200444

发布日期:2024-02-27
通讯作者: 黄茹婷（1992—），女，博士，研究方向金属有机骨架材料等. E-mail:huangruting24@163.com
基金资助:
安徽省教育厅重点项目(KJ2020A0017);安徽省矿山修复工程实验室2020年开放课题(K130339038)

Preparation and photocatalytic performance of Co₃O₄/SnO₂ derived from metal organic framework

WU Hanhong¹, LIU Shanxin¹, Wang Dawei¹, HUANG Ruting^1,2, CHEN Zhiwen₃

1. School of Resources and Environmental Engineering, Anhui University, Hefei 230601, Anhui, China；2. Anhui Province Key Laboratory of Wetland Ecosystem Protection and Restoration, Anhui University, Hefei 230601, China； 3. School of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China,

Published:2024-02-27

摘要/Abstract

摘要： 金属有机框架 (metal-organic framework, MOF) 材料 ZIF-67 衍生 Co₃O₄十二面体纳米块在室温下与 SnO₂ 复合, 制备出立方体 Co₃O₄/SnO₂ 复合光催化剂. 煅烧后形成的Co₃O₄/SnO₂ 材料禁带宽度明显降低, 荧光淬灭明显, 说明 Co₃O₄ 的加入拓展了 SnO₂ 的光响应范围至可见光甚至红外光区域, 同时促进了光催化反应过程中光生载流子的分离. 以罗丹明 B(Rhodamine B, RhB) 为目标反应物, 在可见光下考察了 MOF 衍生的 Co₃O₄/SnO₂ 的光催化降解活性, 发现 Co₃O₄/SnO₂ 在 60 min 内可以降解 89.6% 的 RhB, 分别是纯 SnO₂和纯 ZIF-67 的 4.5 倍和 3 倍. 同时, Co₃O₄/SnO₂表现出了良好的光反应能力和稳定性. 基于以上实验结果并结合自由基淬灭实验, 提出了 MOF 衍生的 Co₃O₄/SnO₂ 复合材料光催化降解有机染料 RhB 的机理.

关键词: Co₃O₄/SnO₂, 金属有机框架, 光催化, 机理

Abstract: A cubic Co₃O₄/SnO₂ composite photocatalyst was prepared by combining do-decahedral nano-blocks derived from metal-organic framework (MOF) material ZIF-67 with SnO₂ at room temperature. Results showed that the band gap of the calcined Co₃O₄/SnO₂ material was signiﬁcantly reduced, and the phenomenon of ﬂuorescence quenching was obvious. The addition of Co3O4 expanded the photoresponse range of SnO₂ to visible light or even infrared light and simultaneously promoted the separation of photo-generated carriers during the photocatalytic reaction. With Rhodamine B (RhB) used as the target reactant, the photocatalytic degradation activity of Co₃O₄/SnO₂ derived from the MOF was investigated under visible light. It was found that Co₃O₄/SnO₂ could degrade 89.6%RhB within 60 min, which was 4.5 and 3 times greater than those of pure SnO2 and pure ZIF-67, respectively. In addition, Co3O4/SnO2 showed good photoreactivity and stability. Based on these experimental results and those from free-radical quenching experiments, the mechanism of photocatalytic degradation of organic dyes RhB by the MOF-derived Co3O4/SnO2 composite material was proposed.

Key words: Co₃O₄/SnO₂, Metal Organic Framework (MOF), Photocatalytic, Mechanism

中图分类号:

X 703.5

吴函鸿, 刘善鑫, 王大卫, 黄茹婷, 陈志文. 金属有机框架衍生的Co₃O₄/SnO₂复合材料制备及其光催化性能[J]. 上海大学学报(自然科学版), 0, (): 54-067.

WU Hanhong, LIU Shanxin, Wang Dawei, HUANG Ruting, CHEN Zhiwen. Preparation and photocatalytic performance of Co₃O₄/SnO₂ derived from metal organic framework[J]. Journal of Shanghai University（Natural Science Edition）, 0, (): 54-067.

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金属有机框架衍生的Co₃O₄/SnO₂复合材料制备及其光催化性能

Preparation and photocatalytic performance of Co₃O₄/SnO₂ derived from metal organic framework

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