具有高电催化活性的g-C_3N_4-ZnS-DNA纳米复合材料的制备及应用(英文)

来源 :催化学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:btxzero
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
g-C_3N_4作为丰富的可见光光催化剂,具有独特的二维结构,优异的化学稳定性和可调的电子结构;但因其激子结合能高和结晶度较低,导致其光催化过程量子效率偏低,限制了光催化剂的推广应用.根据g-C_3N_4独特的可调电子结构,将其与半导体材料进行耦合,形成异质结构,通过调控半导体的能带结构,优化其光吸收能力,促进光生电子-空穴对的快速分离,从而抑制光生载流子的复合,提高其光催化效率.目前,人们已发展了许多g-C_3N_4与窄禁带和宽禁带半导体耦合形成的二元纳米复合材料,广泛应用于光催化降解污染物、光催化水解产氢和光催化还原将温室气体CO_2转换成有用的碳氢燃料等方面,但关于g-C_3N_4基的三元复合光催化剂,尤其与天然纳米材料DNA复合,研究其电催化性能的却鲜有报道.近年来,随着环境污染日益严重,被称为环境激素的五氯酚(PCP)、壬基酚(NP)等一系列环境激素在水体和土壤等环境介质中长期残留,难以降解,且容易聚集在生物体内,通过空气循环和食物链等方式进入人体,对环境和人体产生极大的危害,所以越来越多的人致力于环境激素的高效筛选和检测的研究.常规的分析方法已经很难满足人们对环境激素的高灵敏检测的要求,而电化学方法因其操作简单、成本低廉、选择性好、灵敏度高、样品前处理简单等特点而备受关注.本文成功设计和制备了g-C_3N_4-ZnS-DNA三元纳米复合材料.首先,采用水热法制备了ZnS半导体纳米片,采用热解法制备了g-C_3N_4纳米片,接着将它们与DNA复合,成功制备了g-C_3N_4-ZnS-DNA纳米复合材料,通过苯胺聚合法修饰到玻碳电极表面,成功构建了NP和PCP环境激素新型的电化学传感器.通过透射电镜、X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱和X射线光电子能谱等对其形貌、结构及组分进行了表征.采用CHI660C仪器对新型的电化学传感器的电催化性能进行了系统研究.通过循环伏安法(CV)和示差脉冲伏安法(DPV)研究了NP和PCP在g-C_3N_4-ZnS-DNA-GCE修饰电极的上的电化学行为.电化学阻抗谱表明,g-C_3N_4-ZnS-DNA纳米复合材料大大促进了修饰电极的电子传递能力,与g-C_3N_4膜相比,ZnS和DNA共掺杂的g-C_3N_4膜对NP和PCP的电化学响应明显提高,峰电流是g-C_3N_4膜的2倍,电催化活性明显增强.在最优化条件下,NP和PCP检测的线性范围分别为2.0×10~(-5)-1.0×10~(-8)和1.0×10~(-5)-1.0×10~(-8)mol L~(-1),检出限均为3.3×10~(-9)mol L~(-1).将g-C_3N_4-ZnS-DNA-GCE修饰电极用于湖水中NP和PCP的测定,其回收率均高于90%,证明g-C_3N_4-ZnS-DNA纳米复合材料修饰电极可应用实际水样中痕量环境激素的测定.同时,我们分析了电催化活性增强的原因:(1)DNA分子通过C-O-C键连接到g-C_3N_4表面,导致ZnS纳米片组装成线性超结构,形成稳定的g-C_3N_4-ZnS-DNA纳米复合材料;(2)由于DNA和PCP或NP之间的相互作用使得电极表面上的PCP和NP的浓度增加;(3)纳米复合材料聚苯胺膜可促进电子转移和加速PCP或NP向电极表面的扩散;并提出了Z型g-C_3N_4-ZnS-DNA纳米复合材料的电子转移路径,以及PCP和NP的可能的电催化氧化机理.
其他文献
介绍呼和浩特抽水蓄能电站安全监测设计布置,并通过上水库堆石坝坝体沉降、沥青混凝土面板渗透,下水库拦沙坝和拦河坝的混凝土温度、应力应变、缝开合度和库盆边坡变形,地下
文中以亚硝酸钠标准系列工作曲线的相关性,研究了分光光度法检测亚硝酸盐含量(以亚硝酸钠计)的最适条件。实验比较了比色皿材质、显色剂用量、比色池数量、紫外分光光度计类
将聚丙烯(PP)分别与两种高密度聚乙烯(HDPE)共混,并采用超临界二氧化碳(SC-CO2)作为发泡剂进行高压釜发泡,得到PP/HDPE发泡材料。同时考察了PP/HDPE熔体的黏弹性,并研究了其对PP/HD
纤维素、微晶纤维素、聚碳酸亚丙酯(PPC)组合物及其制备方法,涉及PPC/纤维素复合材料及制备方法。PPC/纤维素复合材料由PPC、纤维素或微晶纤维素、封端剂、润滑剂、抗氧剂、
世界卫生组织宣言近年一再明确指出:“健康不仅仅是指没有疾病或病痛,而且是一种躯体上、精神上和社会上的完全良好状态。”一项研究表明:不少小学生有不同程度的心理问题。
四唑醚类化合物是制备四唑类衍生物的重要中间体,同时在农药、医药、吸附剂等领域也有很好的应用价值。综述了四唑醚类化合物的6种合成方法,对各种合成方法的实际应用进行了
语文新课程致力于培养学生的语言文字运用能力,提升学生的综合素养,目标的设计也是着眼于语文素养的整体提高。第一学段要求学生喜欢学习汉字,喜欢阅读,对写话有兴趣,因此,第
介绍了歪头山铁矿小西沟尾矿库加高增容工程中,为解决副坝处澄清距离不足影响回水水质的问题,采用池填法筑坝工艺取代传统的水利冲积放矿、机械筑坝工艺,取得了良好的效果。
基于探究型教学模式的理念,课堂教学的主体由老师转变成了学生。新课堂的特点是对学生主体性的强调。强调学生的自主探究、获取、形成知识的过程。本文仅从几种常见的课堂活
农药产品剂型的种类和质量会直接影响药效的发挥、环境的安全以及使用成本,这是人所共知的基本常识。随着人们环保意识、食品安全意识的日益增强,对农药产品剂型的要求已越来