赵志伟 刘杰 范峻雨 郑怀礼

Preparation and performance of In（OH）3/gC3N4 catalyst containing oxygen vacancies for photodegradation of pollutants in water

Zhao Zhiwei1， Liu Jie2， Fan Junyu2， Zheng Huaili1

（1.College of Environment and Ecology， Chongqing University， Chongqing 400045， P. R. China;2.Department of Military Facilities， Army Logistics University， Chongqing 401311， P. R. China）

石墨烯碳化氮（gC3N4）是一种有合适禁带宽度、易合成且化学稳定性良好的非金属光催化材料。笔者利用低温水热法将In（OH）3纳米粒子生长到gC3N4纳米片上，并在In（OH）3表面同步刻蚀出氧空位，从而制备了含氧空位的In（OH）3/gC3N4复合催化剂，并结合相关表征结果，对复合催化剂光降解水中污染物的特性进行了考察。

采用热缩聚法制备gC3N4：10 g尿素放入带盖坩埚中，以5 ℃/min升温速率加热至550 ℃后保温2 h，冷却后取出备用。复合催化剂的合成步骤如图1所示。首先，将一定重量的InCl3和0.6 g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶解于100 mL去离子水中，随后将0.5 g制备好的gC3N4纳米片超声分散到其中，并用氨水将悬浊液pH值调至8.5，后加入2 mL的40%浓度乙二醛溶液。将上述悬浊液于333 K剧烈搅拌4 h后，将其离心分离，取底部固体用水和乙醇交替洗涤3次，在333 K下真空干燥即得所需产物。

通过改变制备过程中InCl3的加入量可以得到In（OH）3含量不同的催化剂，而不加入乙二醛则不会引入氧空位。共制备了4种不同In（OH）3含量的催化剂，根据In元素质量占复合催化剂总质量的百分比，将不含In、In含量1%、3%、5%的制备样品分别编号为OVIn/CN0、OVIn/CN1、OVIn/CN3以及OVIn/CN5。此外，还制备了In含量3%，但不含氧空位的样品，编号为In/CN3。

所制复合催化剂（以OVIn/CN3为例）物理化学表征结果见图2。图2（a）是透射电镜（TEM）图像，gC3N4薄片上存在In（OH）3粒子，并且由于PVP的加入，其分散情况良好。In（OH）3的存在同样可被XRD图谱（图2（b））证实。所有样品都包含了明显的gC3N4（JCPDS 871526）的{002}衍射峰，并且随着In含量增加，复合物在35.5°处开始出现一个可辨的新衍射峰，这是In（OH）3晶体（JCPDS 761464）的{013}晶面所致[1]。……