張文康 梁燕藝 劉瑤 劉新梅

摘 要：采用沉淀法制備CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑.利用XRD、SEM、FTIR、EDS、UV-Vis-DRS等對(duì)合成樣品的結(jié)構(gòu)、形貌、組分及光吸收性能進(jìn)行表征.通過(guò)甲基橙（MO）水溶液的光催化降解評(píng)價(jià)產(chǎn)品的光催化活性.結(jié)果表明：CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑由CdS和g-C3N4兩相組成，將g-C3N4與CdS復(fù)合明顯增強(qiáng)了光催化活性，其中，質(zhì)量比為5∶3的CdS/g-C3N4光催化活性最高，紫外光照150 min，MO降解率達(dá)97.88%，MO表觀降解速率常數(shù)分別是純CdS和g-C3N4催化時(shí)的6.24和11.91倍.穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果表明CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑在光催化反應(yīng)中擁有優(yōu)異的穩(wěn)定性和可重復(fù)性.

關(guān)鍵詞：CdS；g-C3N4；復(fù)合光催化劑；降解；甲基橙

中圖分類號(hào)：O643.36；O644.1 DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2018.04.011

0 引言

g-C3N4作為一種半導(dǎo)體光催化材料，其帶隙2.70 eV，因具有較好的可見(jiàn)光響應(yīng)性能和良好的化學(xué)穩(wěn)定性而廣泛應(yīng)用于光降解有機(jī)污染物、光解水制氫等研究[1].然而，較高的光生載流子復(fù)合影響了g-C3N4光催化性能，限制了其應(yīng)用[2-3].

基于能級(jí)匹配原則構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)復(fù)合體可改善g-C3N4光生電荷分離狀況，達(dá)到提高其光催化活性目的.用兩種不同帶隙的半導(dǎo)體復(fù)合制備出具有特殊結(jié)構(gòu)的復(fù)合光催化劑，優(yōu)化其物理化學(xué)性質(zhì)，可獲得比單一半導(dǎo)體更好的光催化效果.例如TiO2/g-C3N4[4]、CeO2/g-C3N4[5-6]、WO3/g-C3N4[7-9]等復(fù)合光催化劑都表現(xiàn)出優(yōu)于單一光催化劑的光催化性質(zhì).CdS的禁帶寬度為2.5 eV[10]，只要波長(zhǎng)小于或等于495 nm的可見(jiàn)光就可將其價(jià)帶電子激發(fā)[11].在可見(jiàn)光激發(fā)下，其價(jià)帶上的空穴具有較強(qiáng)的氧化性.CdS光生電子遷移速率比空穴快，使電子-空穴能有效分離，因而表現(xiàn)出優(yōu)良的光催化性能[12].CdS與g-C3N4具有相近的禁帶寬度，均表現(xiàn)出良好的光催化性能.兩者復(fù)合可得到穩(wěn)定性更好的光催化材料，實(shí)現(xiàn)電子-空穴有效分離，延長(zhǎng)載流子壽命，提高光催化效果[11-12].

本研究采用沉淀法成功把CdS穿插于g-C3N4片層之間使片層間距增大甚至分離，制備光催化活性相對(duì)較好CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)、形貌、組分和性能表征.以甲基橙為模擬污染物，探討CdS與g-C3N4質(zhì)量比對(duì)復(fù)合光催化劑催化活性的影響，并對(duì)MO降解過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，討論了復(fù)合光催化劑的光降解機(jī)制.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑

實(shí)驗(yàn)所用試劑：四水合硝酸鎘（Cd（NO3）2·4H2O，AR）購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；硫化鈉（Na2S·9H2O，AR）、鹽酸（HCl，AR）購(gòu)自西隴科學(xué)股份有限公司；三聚氰胺（C3H6N6，CP）、氫氧化鈉（NaOH，AR）購(gòu)自山東西亞化學(xué)工業(yè)有限公司；實(shí)驗(yàn)用水為去離子水.

1.2 光催化劑的制備

1.2.1 g-C3N4的制備

稱取10.00 g C3H6N6于加蓋陶瓷坩堝中，置于氮?dú)鈿夥展苁綘t中550 ℃煅燒4 h，冷卻研磨，得黃色粉末狀g-C3N4.

1.2.2 CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑的制備

采用沉淀法制備CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑.稱取1.66 g Na2S·9H2O溶于20 mL去離子水.稱取2.14 g Cd（NO3）2·4H2O溶于20 mL去離子水，再加入0.60 g的g-C3N4粉末，混合均勻，超聲分散10 min，得淡黃色懸濁液，再逐滴加入到上述Na2S溶液中，磁力攪拌2 h，避光靜置24 h，抽濾，水洗2～3次，無(wú)水乙醇洗2次，放入真空干燥箱60 ℃下烘干5 h，研磨，得橙黃色粉末.放入加蓋陶瓷坩堝中，置于氮?dú)鈿夥展苁綘t中450 ℃煅燒1 h.冷卻取出，研磨得橙黃色粉末.此復(fù)合光催化劑中CdS與g-C3N4質(zhì)量比為5∶3，故記為5∶3CdS/g-C3N4.采用上述制備方法，改g-C3N4加入質(zhì)量為0.0 g、0.4 g、0.8 g、1.0 g，可制得純CdS和CdS與g-C3N4質(zhì)量比分別等于5∶2、5∶4、5∶5的復(fù)合光催化劑，分別記為純CdS，5∶2CdS/g-C3N4，5∶4CdS/g-C3N4，5∶5CdS/g-C3N4.

考察煅燒溫度對(duì)復(fù)合光催化劑性能影響時(shí)，取5∶3CdS/g-C3N4催化劑4份，改變煅燒溫度為390 ℃、420 ℃、480 ℃、510 ℃分別煅燒1 h，即得到不同煅燒溫度的5∶3CdS/g-C3N4復(fù)合材料.

1.3 樣品表征

采用X射線衍射儀（XRD，Bruker D8 A25）測(cè)定催化劑的晶體結(jié)構(gòu)，測(cè)試條件：Cu靶Kα射線（λ=0.154 0 nm），管壓40 kV，管流40 mA，步長(zhǎng)0.01°，掃描速度10?/min，掃描范圍：10°～70°.采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FE-SEM，SIRION200，F(xiàn)EI）觀察樣品形貌.內(nèi)裝能量色散譜儀（EDS，ESCALab250）用于分析樣品的成分.樣品的紫外-可見(jiàn)漫反射光譜用Mayo，Pro2000（配積分球，美國(guó)海洋光學(xué)）測(cè)定，以標(biāo)準(zhǔn)BaSO4作參比.

1.4 光催化降解實(shí)驗(yàn)

通過(guò)紫外光輻照降解MO溶液來(lái)測(cè)定催化劑的光催化活性.光催化反應(yīng)在光化學(xué)反應(yīng)儀（TL-GHX-V型，江蘇天翎儀器有限公司）中進(jìn)行.具體測(cè)試過(guò)程如下：稱取0.05 g樣品分散于50 mL的10 mg·L-1的MO溶液中，黑暗條件下攪拌30 min使其達(dá)到吸附-脫附平衡.紫外光光源選用150 W的汞燈.反應(yīng)開(kāi)始后，每隔30 min取3 mL反應(yīng)液，離心，取上清液，于MO最大吸收波長(zhǎng)465 nm處測(cè)試溶液吸光度，用于計(jì)算MO降解率.

2 結(jié)果與討論

2.1 XRD分析

圖1為純CdS、純g-C3N4和480 oC煅燒制備得到的5∶3CdS/g-C3N4的XRD（X射線衍射）譜圖.可以看出，純g-C3N4在13.1°和27.7°處分別出現(xiàn)一個(gè)較弱和一個(gè)較強(qiáng)的特征峰，分別對(duì)應(yīng)于JCPDS 87-1526中（100）和（002）晶面，其中27.7°的峰由g-C3N4共軛芳香族堆垛形成[13-15].純CdS在2θ為25.2°、26.5°、28.0°、43.7°、47.9°、52.0°和54.4°處的衍射峰分別對(duì)應(yīng)于六方晶系CdS（JCPDS 80-0006）的（100）、（002）、（101）、（110）、（103）、（112）、（004）晶面.CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑XRD譜圖與純CdS譜圖非常相似，相比于CdS，CdS/g-C3N4 XRD譜圖上位于26.5°衍射峰強(qiáng)度有所變化，衍射峰半峰寬加寬，可能是g-C3N4（27.7°）的（002）衍射峰與CdS峰（26.5°）合并所致[16-19]，說(shuō)明樣品中存在g-C3N4.CdS/g-C3N4在13.1°處沒(méi)有出現(xiàn)g-C3N4峰，這意味著CdS的加入使g-C3N4（100）晶面減小或減弱[20-21]，這可能是由于CdS與g-C3N4之間強(qiáng)烈相互作用，使g-C3N4層間距增大所致[22].由Scheer公式[23-24]：D=0.943λ/βcosθ，式中λ=0.154 2 nm，β=0.005o，θ=13.3o（CdS/g-C3N4的002衍射峰對(duì)應(yīng)的衍射角），可計(jì)算得樣品晶粒尺寸D=29.9 nm.

圖2為5∶3CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑在不同煅燒溫度（390 °C（a）、420 °C（b）、450 °C（c）、480 °C（d）、510 °C（e））下的XRD譜圖.可以看出，隨煅燒溫度升高，復(fù)合光催化劑的CdS特征峰越來(lái)越尖銳，表明其結(jié)晶度逐漸升高[25].隨著煅燒溫度升高，CdS/g-C3N4特征峰半高寬（FWHM）明顯減小，表明升高溫度可以促進(jìn)CdS/g-C3N4納米粒子長(zhǎng)大[26].

2.2 FTIR分析

圖3為純CdS、純g-C3N4和5∶3CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑的FTIR（傅里葉變換紅外光譜）譜圖.純CdS譜圖中的619 cm-1、1 112 cm-1、1 184 cm-1吸收峰對(duì)應(yīng)于Cd-S鍵振動(dòng)[14].純g-C3N4譜圖中的890 cm-1、1 239 cm-1、1 318 cm-1、1 404 cm-1、1 456 cm-1、1 569 cm-1、1 644 cm-1處的吸收峰對(duì)應(yīng)于C=N鍵和C-N雜環(huán)的伸縮振動(dòng)[14].此外，在808 cm-1對(duì)應(yīng)三嗪特征峰[14，27-28].對(duì)比CdS/g-C3N4的譜圖可以看出，純CdS和純g-C3N4中的主要峰同時(shí)出現(xiàn)在CdS/g-C3N4譜圖中，證明CdS和g-C3N4共存于復(fù)合光催化劑中.

2.3 SEM分析

圖4為純CdS（a）、g-C3N4（b）和5∶3CdS/g-C3N4（c）復(fù)合光催化劑的SEM（掃描電鏡）圖.從圖4（a）中可以看出，純CdS呈圓球形顆粒狀結(jié)構(gòu)，顆粒分明，粒徑約為30 nm [19，29]，與XRD計(jì)算得到的粒徑相一致.圖4（b）可以看出，g-C3N4的結(jié)構(gòu)為聚集態(tài)的片狀結(jié)構(gòu)，表面光滑[13].圖4（c）中似薄紗呈帶狀結(jié)構(gòu)的可能是g-C3N4存在的一種形式，薄紗穿插于CdS之間，CdS使片層間距增大甚至分離[19，29].而大部分g-C3N4可能以碎薄片的形式存在于CdS之間而不易從SEM圖中觀察到.而且，CdS與g-C3N4復(fù)合后，顆粒分散性更好.

2.4 EDS分析

圖5為5∶3CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑的EDS（X射線能譜）譜圖.從圖5中可以看出，樣品中含有Cd、S、C和N元素.從而證實(shí)所制備的樣品為CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑.

2.5 UV-Vis-DRS分析

圖6為純CdS、g-C3N4和不同比例CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑的UV-Vis-DRS（紫外-可見(jiàn)漫反射）譜圖.由圖可知，純CdS的吸收邊帶與復(fù)合光催化劑的吸收邊帶相近，大約在500 nm，對(duì)應(yīng)的禁帶寬度約為2.50 eV.從吸收強(qiáng)度來(lái)看，純CdS和g-C3N4在紫外光區(qū)均有較強(qiáng)的吸收，并且，CdS在紫外光區(qū)的吸收要強(qiáng)于g-C3N4.g-C3N4復(fù)合CdS后，可以將純g-C3N4的吸收帶邊從紫外光區(qū)擴(kuò)展至可見(jiàn)光區(qū)，提高其對(duì)可見(jiàn)光的吸收能力.不同比例CdS/g-C3N4的吸收帶邊處于純CdS和g-C3N4的特征吸收帶邊之間.隨著CdS/g-C3N4質(zhì)量比的增大，CdS/g-C3N4的吸收邊帶先紅移后藍(lán)移，這是由于在CdS/g-C3N4中，CdS穿插于g-C3N4片層之間使片層間距增大，導(dǎo)致CdS/g-C3N4在可見(jiàn)光區(qū)具有很強(qiáng)的吸收，所以發(fā)生紅移，但過(guò)量的CdS穿插于g-C3N4片層之間使片層間距分離，復(fù)合后的效果減弱，發(fā)生藍(lán)移.從圖中可以看出，5∶3CdS/g-C3N4在可見(jiàn)光區(qū)具有最好的吸收.

圖7是CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑的不同煅燒溫度的UV-Vis-DRS譜圖.可以看出，CdS/g-C3N4對(duì)波長(zhǎng)在500 nm以下的紫外及可見(jiàn)光均有很好的吸收能力，并且隨著煅燒溫度的升高（420 °C～510 °C），CdS/g-C3N4帶邊略有藍(lán)移，可能是隨著煅燒溫度的升高，CdS/g-C3N4催化劑中CdS顆粒增大所致.

2.6 光催化性能的研究

圖8為不同條件下甲基橙的光催化降解情況對(duì)比.在不加光催化劑的對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，MO略有降解，表明MO在紫外光照下會(huì)發(fā)生部分自降解.紫外光照150 min，加CdS和g-C3N4催化劑時(shí)，MO的降解率分別為44.37%和26.35%，說(shuō)明CdS和g-C3N4均具有一定的光催化活性.當(dāng)加入CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑，對(duì)MO的降解活性顯著提高，其光催化活性隨著CdS與g-C3N4質(zhì)量比的增加先增加而后減小.CdS與g-C3N4復(fù)合可促進(jìn)光生電子的轉(zhuǎn)移，抑制光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合，提高光催化活性，當(dāng)CdS復(fù)合量達(dá)到一定時(shí)，CdS與g-C3N4促進(jìn)了光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合，降低了光催化活性[30].其中，5∶3CdS/g-C3N4光催化活性最佳，紫外光照150 min，MO的降解率達(dá)到97.88%，為純CdS和g-C3N4的2.2和3.7倍，而5∶2CdS/g-C3N4、5∶4CdS/g-C3N4和5∶5CdS/g-C3N4對(duì)MO的降解率分別為84.31%、79.63%和75.24%.可以看出，通過(guò)適當(dāng)CdS、g-C3N4質(zhì)量比復(fù)合可以獲得光催化性能優(yōu)異的CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑.

圖9為甲基橙水溶液光催化降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析.由圖可知，以純CdS、純g-C3N4和5∶3CdS/g-C3N4為光催化劑時(shí)，甲基橙降解反應(yīng)ln（C0/Ct）～t呈線性關(guān)系，回歸系數(shù)均大于0.92，說(shuō)明該反應(yīng)較好的符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型.5∶3CdS/g-C3N4作為催化劑時(shí)，MO表觀降解速率常數(shù)k為0.023 59 min-1，分別是以純CdS和純g-C3N4為光催化劑的6.24和11.91倍，可見(jiàn)，g-C3N4復(fù)合CdS有利于提高其光催化活性.

圖10為不同煅燒溫度下5∶3CdS/g-C3N4光催化降解甲基橙的結(jié)果.結(jié)果表明，煅燒溫度對(duì)光催化劑的降解性能有很大的影響，煅燒溫度為480 oC時(shí)，制得的復(fù)合光催化劑降解性能最好，光照150 min，甲基橙降解率達(dá)97.88%.Bao等[31]報(bào)道光催化劑的結(jié)晶度對(duì)光生電荷的分離和迀移有很大的影響.晶體表面缺陷很容易成為光生電子和光生空穴復(fù)合的中心.煅燒溫度升高有利于減少晶體中的晶格應(yīng)力使得晶體中的缺陷減少，結(jié)晶度增加，電子和空穴復(fù)合的幾率減小，光催化性能提高.Liu等[32]報(bào)道光催化劑的晶粒尺寸越小，比表面積越大，光生電荷的分離和迀移速度越快，光催化性能隨之提高.進(jìn)一步升高煅燒溫度，CdS/g-C3N4納米顆粒的尺寸隨之增大，比表面降低，光催化活性下降.

2.7 光催化劑穩(wěn)定性的研究

CdS/g-C3N4的光催化重復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖11.催化劑共循環(huán)使用5次，每次所用甲基橙溶液體積50 mL，初始濃度10 mg/mL.每次循環(huán)后，溶液離心，得催化劑沉淀，用去離子水徹底清洗后用于下一次甲基橙的光催化降解.如此使用4次后的催化劑，烘干，再置于氮?dú)鈿夥展苁綘t于480 ℃煅燒1 h，冷卻取出用于第5次循環(huán).由圖11可知，在前4次的循環(huán)中，CdS/g-C3N4的催化活性隨循環(huán)次數(shù)的增加而降低明顯，光照時(shí)間150 min，MO降解率由97.88%降為58.30%.但循環(huán)使用后的催化劑經(jīng)過(guò)煅燒后，催化劑活性又明顯回升，MO降解率上升至88.84%.圖12為循環(huán)利用4次的CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑煅燒前后測(cè)定的XRD譜圖.從圖12中可以看出，循環(huán)4次的復(fù)合光催化劑煅燒前后的XRD圖沒(méi)有明顯的變化.催化劑在循環(huán)使用過(guò)程中，隨著光降解次數(shù)的增加，光催化劑表面會(huì)吸附越來(lái)越多的反應(yīng)中間產(chǎn)物，催化活性位點(diǎn)減少，光催化活性降低.適當(dāng)?shù)臒崽幚聿粫?huì)改變復(fù)合催化劑的晶體結(jié)構(gòu)，但可去除催化劑表面被吸附的反應(yīng)中間產(chǎn)物，恢復(fù)活性位點(diǎn)，提高光催化活性.

3 結(jié)論

本研究采用沉淀法成功制備了CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑.CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑均具有較好的光催化活性，其中CdS與g-C3N4質(zhì)量比為5∶3時(shí)CdS/g-C3N4的催化活性最好，紫外光照150 min，對(duì)MO的降解率可達(dá)到97.88%，且催化劑具有良好的重復(fù)使用性能.動(dòng)力學(xué)分析表明，CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑降解MO的反應(yīng)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，5∶3CdS/g-C3N4樣品的表觀反應(yīng)速率常數(shù)分別是純CdS和g-C3N4催化時(shí)的6.24和11.91倍.

參考文獻(xiàn)

[1]WANG X C，MAEDA K，THOMAS A，et al. A metal-free polymeric photocatalyst for hydrogen production from water under visible light[J]. Nature Materials，2008，8（1）：76-80.

[2]LIU G，NIU P，SUN C H，et al. Unique electronic structure induced high photoreactivity of sulfur-doped graphitic C3N4[J]. American Chemical Society Journal，2010，132（33）：11642-11648.

[3]YAN S C，LI Z S，ZOU Z G. Photodegradation of rhodamine B and methyl orange over boron-doped g-C3N4 under visible light irradiation[J]. Langmuir，2010，26（6）：3894-3901.

[4]董海軍，陳愛(ài)平，何洪波，等. 溶劑熱法制備TiO2/g-C3N4及其光催化性能[J].華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，39（5）：536-541.

[5]ZOU W X，GAO F，DONG L. Engineering the cubic CeO2/g-C3N4 interfacial interaction to enhance photocatalytic H2 production[C].中國(guó)稀土學(xué)會(huì)2017學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集，北京，2017.

[6]張聰，米屹東，馬東，等. CeO2/g-C3N4光催化劑的制備及性能[J].環(huán)境化學(xué)，2017，36（1）：147-152.

[7]MAHDI K N，ELAHEH K G. Highly efficient photocatalytic and photoelectrocatalytic activity of solar light driven WO3/g-C3N4 nanocomposite[J]. Solar Energy Materials and Solar Cells，2017，160：484-493.

[8]XIAO T T，TANG Z，YANG Y，et al. In situ construction of hierarchical WO3/g-C3N4 composite hollow microspheres as a Z-scheme photocatalyst for the degradation of antibiotics[J]. Applied Catalysis B：Environmental，2018，220：417-428.

[9]王鵬飛，桂明生. WO3/g-C3N4復(fù)合催化劑的制備及其可見(jiàn)光光催化性能分析[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，39（2）：114-122.

[10]傅鳳鳴，劉新梅，黃文藝. N-油酰基嗎啡啉體系中CdZnS三元量子點(diǎn)的合成——光譜性質(zhì)及生長(zhǎng)機(jī)理[J].廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，25（4）：90-96.

[11]MA L J，ZHANG T，SONG R，et al. In-situ Raman study of relation between microstructure and photoactivity of CdS@TiO2 core-shell nanostructures[J]. International Journal of Hydrogen Energy，2018，44（3）：1016-1026.

[12]SOUZA L C，SILVA A C A，DANTAS N O，et al. Plasmonic-excitonic multi-hybrid glass-based nanocomposites incorporating Ag plus core-shell CdSe/CdS and alloyed CdSx Se1?x nanoparticles[J]. Ceramics International，2018，44（1）：208-215.

[13]龔世豪，汪曉光，張麗. 膜法制備g-C3N4/CdS復(fù)合光催化劑及其光催化降解性能研究[J].綠色科技，2017（22）：136-138.

[14]張志貝，李小明，陳飛，等. g-C3N4/Bi2S3復(fù)合物的制備及可見(jiàn)光催化降解MO[J].環(huán)境科學(xué)，2016，37（6）：2393-2400.

[15]張文博，鄧德明. g-C3N4/TiO2復(fù)合光催化劑的制備及酸化改性[J].環(huán)境工程，2018，36（4）：66-71.

[16]JO W K，SELVAM N C. Z-scheme CdS/g-C3N4 composites with RGO as an electron mediator for efficient photocatalytic H2 production and pollutant degradation[J]. Chemical Engineering Journal，2017，317：913-924.

[17]LI Y，WEI X，LI H，et al. Fabrication of inorganic-organic core-shell heterostructure：novel CdS@g-C3N4 nanorod arrays for photoelectrochemical hydrogen evolution[J].RSC Advances，2015，5：14074-14080.

[18]彭文毫，陳卓君. g-C3N4/CdS納米棒復(fù)合光催化劑的制備及其光催化性能[J].合成化學(xué)，2017，25（6）：498-502.

[19]DAI X，XIE M L，MENG S G，et al. Coupled systems for selective oxidation of aromatic alcohols to aldehydes and reduction of nitrobenzene into aniline using CdS/g-C3N4 photocatalyst under visible light irradiation[J]. Applied Catalysis B：Environmental，2014，158-159：382-390.

[20]YANG X X，XIN W Y，YIN X H，et al. Enhancement of photocatalytic activity in reducing CO2 over CdS/g-C3N4 composite catalysts under UV light irradiation[J]. Chemical Physics Letters，2016，651：127-132.

[21]XU Y，ZHANG W D. CdS/g-C3N4 Hybrids with Improved Photostability and Visible Light Photocatalytic Activity[J].European Journal of Inorganic Chemistry，2015：1744-1751.

[22]桂明生，王鵬飛，袁東，等. Bi2WO6/g-C3N4復(fù)合型催化劑的制備及其可見(jiàn)光光催化性能[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2013，29（10）：2057-2064.

[23]張立德，牟季美. 納米材料和納米結(jié)構(gòu)[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[24]譚春雷，蔣偉昌，鄧宇，等. Fe3+-Er3+共摻納米TiO2紫外及可見(jiàn)光下催化降解N-（2-苯并咪唑基）-氨基甲酸甲酯性能[J].廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，27（4）：105-110，121.

[25]周萬(wàn)嬌，傅敏，李晶，等. g-C3N4/TiO2光催化劑的制備及其性能研究[J].化學(xué)工程，2016，44（4）：11-17.

[26]梁冬冬，趙美琦，王祉諾，等. TiO2納米粉體沉淀法制備與其性能[J].大連交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，39（1）：95-99.

[27]XU H，YAN J，XU Y G，et al. Novel visible-light-driven AgX/graphite-like C3N4 （X=Br，I） hybrid materials with synergistic photocatalytic activity[J]. Applied Catalysis B：Environmental，2013，129：182-193.

[28]ZHANG F J，XIE F Z，ZHU S F，et al. Anovel photo functional g-C3N4/Ag3PO4 bulk hetero junction for decolorization of Rh B[J]. Chemical Engineering Journal，2013，228：435-441.

[29]李娜，王茗，趙北平，等. g-C3N4-BiOBr復(fù)合材料制備及可見(jiàn)光催化性能[J]. 無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2016，32（6）：1033-1040.

[30]劉勇，李江華，李子黎，等. ZnS/g-C3N4復(fù)合型催化劑的制備及其可見(jiàn)光光催化性能[J].人工晶體學(xué)報(bào)，2017，46（11）：2164-2168，2177.

[31]BAO N Z，SHEN L M，TAK A A，et al. Facile Cd-Thiourea complex thermolysis synthesis of phase-controlled CdS nanocrystals for photocatalytic hydrogen production under visible light[J]. The Journal of Physical Chemistry C，2007，111：17527-17534.

[32]LI U Z，SHE N S，GUO L J. Study on photo catalytic performance for hydro gene volution over CdS/M-MCM-41 （M=Zr，Ti） composite photocatalysis under visible light illumination[J]. International Journal of Hydrogen Energy，2012，37（1）：816-821.

Study on the preparation and photocatalytic performance of CdS/g-C3N4

composite catalyst

ZHANG Wenkang， LIANG Yanyi， LIU Yao， LIU Xinmei*

（School of Biological and Chemical Engineering， Guangxi University of Science and Technology， Liuzhou 545006， China）

Abstract： CdS/g-C3N4 composite photocatalyst was prepared by a precipitation method. The structure， morphology， component and spectral properties of the as-obtained products were characterized by means of XRD， SEM， FTIR， EDS and UV-Vis-DRS， respectively. The photocatalytic activities of the products were evaluated by the degradation of methyl orange （MO） aqueous solution. The results showed that CdS/g-C3N4 composite photocatalyst was comprised of CdS nanoparticles and g-C3N4 thin film. The incorporation of g-C3N4 film into CdS nanoparticles could significantly improve the photocatalytic activity of both. The CdS/g-C3N4 composite photocatalyst exhibited the best photocatalytic acitvity when the mass ratio of CdS to g-C3N4 is 5∶3. The degradation rate of MO reached 97.88% after 150 min of UV irradiation.The apparent degradation rate constant of MO with 5∶3CdS/g-C3N4 composite photocatalyst was 6.24 and 11.91 times higher than that with pure CdS and g-C3N4， respectively. The results of stability test showed that 5∶3CdS/g-C3N4 composite photocatalyst had an outstanding stability and repeatability in photocatalytic reaction.

Key words： CdS； g-C3N4；composite pholocatalyst；degradation；methyl orange

（學(xué)科編輯：黎 婭）