周 欣馮 濤高書濤*,楊亮亮王梓琛王 娜劉聰穎 馮 成 商寧昭 王 春*,(河北農(nóng)業(yè)大學理學院,保定 0700)(南開大學化學學院,天津 30007)
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可見光響應光催化劑Ag/AgCl@NH2-UiO-66的制備及其光催化性能
周欣1馮濤1高書濤*,1楊亮亮1王梓琛2王娜1劉聰穎1馮成1商寧昭1王春*,1
(1河北農(nóng)業(yè)大學理學院,保定071001)
(2南開大學化學學院,天津300071)
摘要:采用氣相擴散-沉積-光還原法制備了可見光響應復合光催化劑Ag/AgCl@NH2-UiO-66。通過X射線衍射(XRD)、電子掃描顯微鏡(SEM)、X射線能譜(EDS)、紫外可見漫反射光譜及X射線光電子能譜(XPS)等對催化劑的結構進行了表征。結果表明Ag AgCl@NH2-UiO-66具有優(yōu)良的光催化活性,可見光條件下(λ≥420 nm)對20 mg·L-1羅丹明的降解效率14 min即可達到98%。
關鍵詞:Ag/AgCl;金屬有機框架材料;可見光;光催化;降解
當前,日益嚴峻的環(huán)境污染問題,特別是一些有毒難降解的有機污染物(如有機染料、農(nóng)藥、鹵代物等)引起的水污染問題,已成為人們關注的焦點[1]。與傳統(tǒng)污水處理技術相比,光催化技術具有潔凈、安全、操作簡單、無二次污染等優(yōu)點,利用光催化氧化法來降解有機污染物將成為解決水污染問題的一種有效途徑[2]。目前,TiO2是研究最多且最早用于光催化降解有機污染物的半導體催化劑[3-4],由于其禁帶寬度較大(3.0~3.2 eV),TiO2只能有效利用紫外光,然而紫外光僅占太陽光的3%~5%,可見光能量約占太陽光總能量的43%,因此,為有效利用太陽能,開發(fā)可見光響應的光催化劑用于降解有機污染
國家自然科學基金(No.31471643)、河北省自然科學基金(No.B2015204003,B2011204051)和河北農(nóng)業(yè)大學理工基金(No.LG201404,ZD201506)資助項目。
*通信聯(lián)系人。E-mail:gst824@163.com,chunwang69@126.com;Tel:0312-7528291物具有廣闊的應用前景。
Ag/AgX(X=Cl,Br,I)是一類新型等離子體光催化劑[5-8]。金屬銀的表面等離子共振效應及Ag-AgX獨特的異質結結構使得該類催化劑能夠有效地吸收可見光,同時實現(xiàn)光生電子-空穴的迅速分離。例如,Huang等[9-10]利用Ag2MoO4和HCl或HBr之間的離子交換反應,制備出AgCl和AgBr,進一步經(jīng)光還原得到Ag/AgCl和Ag/AgBr等離子體光催化劑,用于在可見光條件下催化降解甲基橙染料,表現(xiàn)出較高的催化活性和穩(wěn)定性。然而此類催化劑存在對有機污染物吸附能力較差和容易發(fā)生團聚等缺點,為了克服這些缺點,劉鳴華[11]采用水/油乳液法制備Ag/AgX(X=Br,Cl)/GO,Shao等[12]則利用簡單溶液法合成了Ag/AgBr/rGO,一定程度上提高了催化劑對有機污染物的吸附能力,提高了光催化活性。但是相對復雜的制備方法制約了這類催化劑在光催化降解有機污染物方面的實際應用。
近年來,金屬有機框架材料(MOFs)作為一類新型功能化無機-有機雜化材料引起廣泛關注[13-14],它是由金屬離子或金屬簇與有機橋聯(lián)配體通過配位鍵所形成的一類配位聚合物,具有結構可調、比表面積大和高孔隙結構等優(yōu)點,已被廣泛應用于氣體存儲[15]、藥物轉運[16]、化學分離[17]和非均相催化[18]等領域。此外,一些MOFs還表現(xiàn)出了光催化活性,例如,安徽大學Yuan等報道了以MIL-53(M)(M=Al,Cr,F(xiàn)e)[19]做光催化劑,紫外光照射下降解亞甲基藍,在添加H2O2(電子捕獲劑)的情況下,20 min內(nèi)對亞甲基藍的降解效率達到99%;最近該課題組以MIL-88A(Fe)[20]為催化劑、H2O2做電子捕獲劑,在可見光照射下20 min可使98%的亞甲基藍降解。Garcia等人的研究表明MOF-5[21]對2,6-叔丁基酚的光催化降解效率可高達100%。2015年Rocha等發(fā)現(xiàn)在NH2-MIL-125(Ti)[22]結構中引入Cr或Ag都能夠顯著提高NH2-MIL-125光催化降解亞甲基藍的能力。Zhang等于2014年報道了一種全新的具有p-型半導體特點的MOF材料NTU-9[23],其在可見光照射下能夠高效的降解亞甲基藍和羅丹明染料。福州大學的Wu等采用水熱還原方法制備了Pd@NH2-UiO-66[24]光催化劑,該催化劑能夠在光催化降解有機污染物(甲基橙、亞甲基藍)的同時還原Cr(Ⅱ)。但是,由于MOFs的光生電子效率和電荷分離效率均低于無機半導體材料,導致該類材料的光催化活性較低[25]。將MOFs與無機半導體復合可顯著提高光生電子效率,并可抑制電子-空穴對的快速復合,從而提高光催化活性。Wee等[26]利用Ag+與Zn2+的競爭配位作用,經(jīng)脫水、縮合過程在ZIF-8的表面引入了ZnO納米棒,在紫外光條件下降解亞甲基藍,與ZnO和ZIF-8相比ZnO@ZIF-8表現(xiàn)出了更高的催化活性。中國科技大學熊宇杰等[27]通過水解方法在預先制備好的Cu3(BTC)2微晶表面合成了銳鈦礦型納米TiO2,并利用超快光譜證實了MOF與無機半導體之間存在電荷轉移過程,而這一過程有助于抑制光生電子-空穴對的快速復合,進而提高光催化活性,在紫外光照射下,Cu3(BTC)2@TiO2核-殼材料能夠高效的催化CO2轉化生成CH4。最近,我們課題組制備了Ag/AgCl@ZIF-8等離子體光催化劑,在可見光照射下(λ≥420 nm)該催化劑能夠高效的催化分解羅丹明B(RhB)染料[28]。
NH2-UiO-66是一類具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性,具有可見光響應活性的MOFs材料。為進一步提高其光催化活性,本文采用氣相擴散-沉積-光還原法制備了等離子體光催化劑Ag/ AgCl@NH2-UiO-66。由于Ag/AgCl和NH2-UiO-66之間的協(xié)同效應,該催化劑表現(xiàn)出優(yōu)良的可見光光催化活性。在可見光照射下(λ≥420 nm),該復合材料對20 mg·L-1的RhB溶液降解效率14 min內(nèi)即可達到98%。
1.1試劑與儀器
氯化鋯(ZrCl4)、2-氨基對苯二甲酸由阿拉丁試劑公司提供,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、鹽酸(HCl)、硝酸銀(AgNO3)由保定華新試劑公司提供。以上試劑均為分析純,用前未經(jīng)處理。
樣品形貌及尺寸通過FEI公司的Quanta 200F型場發(fā)射電子掃描電子顯微鏡(SEM)進行測試(加速電壓30 kV)。XRD采用Rigaku公司的D/max 2500 型X射線衍射儀,Cu Kα輻射(λ=0.156 04 nm),管電壓為40 kV;管電流為150 mA,石墨單色器,2θ為5°~80°。XPS價帶能譜在PHI公司的Quantum 1600型光電子能譜儀上完成(激發(fā)源為Mg Kα)。N2吸脫附實驗在金埃普科技有限公司制造的APP V-Sorb 2800P型比表面分析儀上進行,在120℃下脫氣6 h,77 K溫度下測定N2吸附-脫附等溫線。UV-Vis固體漫反射光譜通過島津公司的UV-3600紫外可見分光光度計檢測。光源為北京紐比特科技有限公司HSX-F/UV 300氙燈,光電流采用上海辰華生產(chǎn)的CHI 600D電化學工作站測試。
1.2光催化劑的制備
1.2.1NH2-UiO-66的合成
參考文獻[24]方法合成 NH2-UiO-66。將 ZrCl4(0.233 2 g,1.0 mmol)和2-氨基對苯二甲酸(0.181 2 g,1.0 mmol)溶于50 mL DMF,溶液轉移至100 mL高壓反應釜中,120℃反應48 h,待反應釜冷卻至室溫,離心分離,用無水甲醇反復洗滌除去DMF,在80℃下真空干燥12 h,得到黃色的NH2-UiO-66。
1.2.2Ag/AgCl@NH2-UiO-66的合成
在40 mL 11.6 mmol·L-1硝酸銀水溶液中加入100 mg NH2-UiO-66,超聲分散,在避光條件下攪拌1 h,將2 mL濃鹽酸放入一燒杯,與上述分散液同時放到玻璃干燥器中密封,攪拌反應1 h,再用碘鎢燈照射反應1 h。最后經(jīng)離心分離,水洗至中性,在80℃下真空干燥2 h,得到灰色的40%(w/w,下同)Ag/AgCl @NH2-UiO-66。 采 用 相 同 方 法 制 備 30%Ag/ AgCl@NH2-UiO-66和50%Ag/AgCl@NH2-UiO-66催化劑。
為了對比Ag/AgCl@NH2-UiO-66與純Ag/AgCl光催化活性,在不添加NH2-UiO-66的情況下,采用相同方法制備了Ag/AgCl。
1.3光催化性能測試
Ag/AgCl@NH2-UiO-66納米復合物的光催化活性通過降解RhB的實驗進行驗證。實驗在室溫條件下進行,以加有420 nm截止片的HSX-F/UV 300氙燈(北京紐比特科技有限公司)作為光源。在70 mL 20 mg·L-1羅丹明溶液中加入70 mg光催化劑,超聲分散后,避光攪拌1 h以達到吸附平衡,在光照條件下每隔2 min取出3 mL分散液,離心分離除去催化劑,用紫外-可見分光光度計測定RhB的殘留濃度。
1.4光電流測試
采用上海辰華生產(chǎn)的CHI 600D電化學工作站測試Ag/AgCl@NH2-UiO-66的光電轉化能力。在10 mL無水乙醇中加入 20 mg Ag/AgCl@NH2-UiO-66催化劑,超聲分散15 min形成均一溶液。在ITO導電玻璃上均勻噴涂1 mL上述溶液,空氣中晾干后作為工作電極,鉑片電極作對電極,飽和甘汞電極作參比電極,以0.1 mol·L-1硫酸鈉溶液作電解液加有420 nm截止片的300 W氙燈作為光源。
圖1 NH2-UiO-66和Ag/AgCl@NH2-UiO-66的XRD圖(a)和30%Ag/AgCl@NH2-UiO-66,40%Ag/AgCl@NH2-UiO-66和50%Ag/AgCl@NH2-UiO-66的XRD圖(b)Fig.1 XRD patterns of NH2-UiO-66 and Ag/AgCl@NH2-UiO-66(a)and XRD patterns of 30%Ag/AgCl@NH2-UiO-66,40%Ag/AgCl@NH2-UiO-66 and 50%Ag/AgCl@NH2-UiO-66(b)
2.1光催化劑的表征
圖1a是NH2-UiO-66和Ag/AgCl@NH2-UiO-66 的XRD圖。由圖可知,NH2-UiO-66的特征峰與文獻報道一致[24]。復合材料Ag/AgCl@NH2-UiO-66顯示了NH2-UiO-66的主要特征峰,表明在制備過程中NH2UiO-66的晶體結構沒有被破壞。此外,Ag AgCl@NH2-UiO-66在 2θ=28.0°,32.4°,46.6°,55.4° 57.9°,67.9°,74.9°和77.4°的特征峰分別對應AgC的(111),(200),(220),(311),(222),(400),(331)和(420晶面,為立方晶相結構(PDF:31-1238)。由于光還原出的金屬Ag量較少,在圖中沒有觀察到與Ag相對應的特征峰(2θ=38.4°)。圖1b是30%、40%和50% Ag/AgCl@NH2-UiO-66的XRD對比圖。結果表明,不同Ag/AgCl含量的光催化劑均具有AgCl的特征峰,30%和40%Ag/AgCl@NH2-UiO-66結構中還保留著NH2-UiO-66的特征峰 (2θ=7.4°,8.6°),而50% Ag/AgCl@NH2-UiO-66中NH2-UiO-66的特征峰已基本消失,說明當Ag/AgCl含量升高到50%時,NH2-UiO-66的晶體結構就會被破壞,Ag/AgCl納米顆粒與NH2-UiO-66不能形成良好的異質結結構。后續(xù)表征除特別說明外,均以40%Ag/AgCl@NH2-UiO-66進行。
采用電子掃描顯微鏡考察了NH2-UiO-66和Ag/AgCl@NH2-UiO-66的形貌(圖2),同時測定了Ag/ AgCl@NH2-UiO-66的EDS能譜用以確定復合材料的元素組成。由圖2a和2b的對比可知Ag/AgCl亞微米立方體比較均勻的分散在了NH2-UiO-66框架結構中。由圖2c可以看出在Ag/AgCl表面分布著少量的無定形金屬銀顆粒,說明光能夠還原AgCl生成金屬Ag,這一結果與文獻報道一致[29]。EDS能譜進一步證實Ag/AgCl@NH2-UiO-66復合材料中包含Zr、C、O、N、Ag和Cl元素。
圖 3為 NH2-UiO-66和 Ag/AgCl@NH2-UiO-66的氮氣吸附-脫附等溫線。Ag/AgCl@NH2-UiO-66的 BET比表面積和孔體積分別為170 m2·g-1和0.16 cm3·g-1,與NH2-UiO-66(956 m2·g-1和0.54 cm3·g-1)相比顯著減小,結合圖2b、2c的結果,可以判斷NH2-UiO-66與Ag/AgCl形成了較好的復合結構,二者有很好的界面接觸。
圖2 NH2-UiO-66(a),Ag/AgCl@NH2-UiO-66(b,c)的掃描電鏡圖和Ag/AgCl@NH2-UiO-66的EDS能譜圖(d)Fig.2 SEM images of NH2-UiO-66(a)and Ag/AgCl@NH2-UiO-66(b,c)and energy-dispersive X-ray spectroscopy of the Ag/AgCl@NH2-UiO-66(d)
圖3 NH2-UiO-66和Ag/AgCl@NH2-UiO-66的氮氣吸附-脫附等溫線Fig.3 Nitrogen adsorption-desorption isotherms of NH2-UiO-66 and Ag/AgCl@NH2-UiO-66
通過XPS測試進一步證實Ag/AgCl@NH2-UiO-66復合材料是由Ag,Cl,Zr,C,N和O元素組成的(圖4a)。在圖5b中結合能為368.9和374.9 eV的2個特征峰分別歸屬于 Ag3d5/2和 Ag3d3/2。與 Ag/ AgCl[30]相比這2個特征峰的位置向高能區(qū)偏移了1.0 eV,造成這一現(xiàn)象的原因可能是由于Ag,AgCl 和NH2-UiO-66之間存在相互作用。利用分峰軟件進一步對2個特征峰進行分峰處理,如圖5b所示,在結合能為 375.4、374.9 eV和369.4、368.9 eV處分別得到4個裂分峰。其中375.4和369.4 eV的裂分峰屬于金屬銀Ag0,而374.9和368.9 eV屬于AgCl中的Ag+。這一結果充分證實在Ag/AgCl@ NH2-UiO-66復合材料中有金屬銀存在。
圖4 Ag/AgCl@NH2-UiO-66(a)和Ag3d(b)的XPS譜圖Fig.4 XPS survey spectrum of Ag/AgCl@NH2-UiO-66(a)and high-resolution XPS spectrum of Ag3d(b)
圖 5為 Ag/AgCl@NH2-UiO-66,AgCl和 NH2-UiO-66的紫外-可見漫反射光譜。圖5b表明AgCl只對330 nm以下的紫外光有強吸收,對大于400 nm的可見光沒有吸收,與文獻報道的3.3 eV的帶寬相一致。NH2-UiO-66也只能吸收一部分400~450 nm的可見光,與其相比,我們合成出的Ag AgCl@NH2-UiO-66復合材料在450~700 nm處出現(xiàn)了較強的Ag/AgCl等離子共振吸收[7,9],結果證明將Ag/AgCl與NH2-UiO-66進行復合能夠提高對可見光的利用率,進而提高光催化活性。
圖5 Ag/AgCl@NH2-UiO-66(a),AgCl(b)和NH2-UiO-66 (c)的紫外-可見漫反射光譜Fig.5 UV-Vis DRS spectra of Ag/AgCl@NH2-UiO-66(a),AgCl(b),and NH2-UiO-66(c)
2.2光催化活性
圖6為催化劑后RhB的紫外-可見吸收曲線隨光照時間的變化情況,結果表明,在λ≥420 nm的可見光照射下,Ag/AgCl@NH2-UiO-66復合催化劑能夠迅速降解水溶液中的RhB,其553 nm處的最大吸收峰14 min后已基本消失。
圖6 可見光下40%Ag/AgCl@NH2-UiO-66降解RhB吸收曲線隨時間變化情況Fig.6 Absorption variation of RhB dye over assynthesized 40%Ag/AgCl@NH2-UiO-66 after different irradiation time
通過在可見光下(λ≥420 nm)對RhB的降解實驗考察對比了Ag/AgCl@NH2-UiO-66納米復合材料與其他催化劑的光催化活性,結果如圖7所示。圖7a表明在可見光下,借助RhB的敏化作用,P25(商業(yè)TiO2)僅能降解10%左右的RhB,這可能是由于P25只能吸收紫外光造成的,這一結果同時也證明了RhB對光催化劑的敏化作用是有限的。能夠吸收可見光的Ag/AgCl和NH2-UiO-66在14 min內(nèi)也只能降解48%和28%的RhB(圖7b、7c)。而我們制備出的Ag/AgCl@NH2-UiO-66可見光催化劑在相同條件下能夠高效的降解RhB(圖7e、7f、7g)。30%、40%和50%的Ag/AgCl@NH2-UiO-66的降解效率分別為83%、98%和95%。Ag/AgCl的含量由30%增加到40%,使得降解效率提高了15%,然而當含量增加到50%時,降解效率沒有繼續(xù)增加反而有所降低,這可能是由于大量的Ag/AgCl納米顆粒與NH2-UiO-66的作用力減弱,造成異質結結構被破壞導致的。
圖7 不同光催化劑對RhB的降解結果Fig.7 Photodegradationg of RhB over different catalysts
與 Ag/AgCl光催化劑相比,40%Ag/AgCl@ NH2-UiO-66的光催化降解 RhB的效率提高了50%,說明Ag/AgCl與NH2-UiO-66之間存在協(xié)同效應。一方面歸因于NH2-UiO-66較大的比表面積,能夠吸附更多的RhB分子到催化劑表面;另一方面歸因于該催化劑獨特的異質結結構,能夠高效的分離光生電子和空穴,從而提高光催化活性。
為了進一步證實這種協(xié)同效應的存在,我們用Ag/AgCl與NH2-UiO-66的混合物 (Ag/AgCl和NH2-UiO-66的用量與40%Ag/AgCl@NH2-UiO-66相同)在相同條件下降解RhB,14 min內(nèi)只有40%的RhB被降解(圖7d),實驗結果說明Ag/AgCl與NH2-UiO-66之間存在協(xié)同效應。
圖8 不同光催化劑降解RhB的一級動力學曲線Fig.8 First-order kinetics curves of RhB degradation in the presence different catalysts
圖9 不同催化劑降解RhB的速率常數(shù)Fig.9 Degradation rate constant of RhB in the presence different catalysts
光催化降解RhB為準一級反應,適用一級反應動力學方程:C0為RhB的初始濃度,C為不同反應時間RhB的濃度,t為反應時間,k是反應速率常數(shù)。如圖8所示,ln(C0/C)與反應時間t存在較好的線性關系,說明在可見光下Ag/AgCl@NH2-UiO-66催化降解RhB服從一級反應動力學。圖9為不同光催化劑的降解速率常數(shù)。40%Ag/AgCl@NH2-UiO-66的速率常數(shù)為0.29,相當于P25的29倍、Ag/AgCl與NH2-UiO-66混合物的7.6倍。
眾所周知,光生電子和空穴的分離效率在光催化反應中扮演著重要角色。通常認為光電流越大,電子-空穴分離效率越高,光催化活性也就越高。圖10為Ag/AgCl@NH2-UiO-66電極的瞬態(tài)光電流曲線,結果表明制備的復合材料能夠高效的分離光生電子-空穴對,與光催化活性實驗結果一致。
圖10 40%Ag/AgCl@NH2-UiO-66的光電轉換能力Fig.10 Photoelectric conversion performances of 40% Ag/AgCl@NH2-UiO-66 in aqueous solution under irradiation
光催化劑的循環(huán)使用次數(shù)是衡量光催化劑性能的另一重要指標。為了驗證Ag/AgCl@NH2-UiO-66的穩(wěn)定性,我們做了重復利用實驗,結果如圖11所示。在可見光下降解RhB,重復使用3次,40%Ag AgCl@NH2-UiO-66對RhB的去除率在14 min內(nèi)依然能夠達到95.8%,催化活性沒有明顯降低,說明Ag/AgCl@NH2-UiO-66復合材料是一種催化活性高可循環(huán)使用的可見光響應光催化劑。
圖11 40%Ag/AgCl@NH2-UiO-66催化劑降解20 mg·L-1RhB循環(huán)使用情況Fig.11 Cycling runs of the degradation of 20 mg·L-1RhB over 40%Ag/AgCl@NH2-UiO-66 catalyst
2.3光催化機理分析
基于以上實驗結果,我們提出了可能的光催化反應機理,如圖12所示。金屬銀納米粒子吸收可見光,在表面產(chǎn)生光生電子和空穴對,電子傳遞到NH2-UiO-66的導帶,與NH2-UiO-66吸收可見光產(chǎn)生的電子一起被吸附在催化劑中的O2俘獲,生成活性氧基團·O2-,進而分解RhB,NH2-UiO-66價帶上的空穴直接參與RhB的分解反應;而由金屬銀產(chǎn)生的空穴則通過異質結界面?zhèn)鬟f到AgCl表面,與Cl-作用生成具有強氧化性的Cl0原子,迅速氧化吸附在催化劑表面的RhB,同時Cl0被還原成Cl-從而維持整個體系的平衡。此外,NH2-UiO-66較大的比表面積有利于吸附更多的染料分子,也是Ag/AgCl@NH2UiO-6具有高可見光催化活性的原因之一。
圖12 Ag/AgCl@NH2-UiO-66光催化機理示意圖Fig.12 Schematic diagram illuminating the possible catalytic mechanism of Ag/AgCl@NH2-UiO-66
采用氣體擴散-沉積-光還原法制備了具有可見光響應能力的等離子體光催化劑Ag/AgCl@NH2UiO-66。由于Ag/AgCl和NH2-UiO-66之間的協(xié)同效應,該催化劑表現(xiàn)出優(yōu)良的可見光光催化活性。根據(jù)實驗結果,提出了可能的光催化機理。該研究對于促進MOF與無機半導體復合材料光催化劑的實際應用具有重要意義。
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中圖分類號:O644.14
文獻標識碼:A
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DOI:10.11862/CJIC.2016.095
收稿日期:2015-11-22。收修改稿日期:2016-03-02。
Visible-Light Responsive Photocatalyst Ag/AgCl@NH2-UiO-66:Preparation and Photocatalytic Performance
ZHOU Xin1FENG Tao1GAO Shu-Tao*,1YANG Liang-Liang1WANG Zi-Chen2WANG Na1LIU Cong-Ying1FENG Cheng1SHANG Ning-Zhao1WANG Chun*,1
(1College of Science,Agricultural University of Hebei,Baoding,Hebei 071001,China)
(2College of Chemistry,Nankai University,Tianjin 300071,China)
Abstract:A novel visible-light responsive photocatalyst,Ag/AgCl@NH2-UiO-66,was synthesized via vapo diffusion-photoreduction strategy.The as-prepared composite was characterized by X-ray diffraction,scannin electron microscopy,energy dispersive X-ray spectroscopy,ultraviolet-visible diffuse reflection spectra and X-ra photoelectron spectroscopy.Due to the synergistic effect between Ag/AgCl and NH2-UiO-66,the visible-ligh responsive photocatalyst exhibited excellent photocatalytic activity.The degradation efficiency of the composite to 20 mg·L-1Rhodamine B can be reached to 98%within 14 min under visible-light irradiation(λ≥420 nm).
Keywords:Ag/AgCl;metal-organic framework;visible light;photocatalysis;degradation