李憲華 張雷剛 王雪雪 于清波(安徽理工大學(xué)機械工程學(xué)院,安徽淮南300; 安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,安徽淮南300)

界面聚合法制備PANI/g-C3N4復(fù)合催化劑及其熱穩(wěn)定性和可見光催化性能

李憲華1張雷剛1王雪雪1于清波2,*
(1安徽理工大學(xué)機械工程學(xué)院,安徽淮南232001;2安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,安徽淮南232001)

利用界面聚合法,成功將聚苯胺(PANI)納米棒生長在石墨型氮化碳(g-C3N4)片層上,制備了PANI/g-C3N4復(fù)合光催化劑.采用傅里葉變換紅外(FTIR)光譜、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、紫外-可見(UV-Vis)光譜、熱重分析(TGA)和電化學(xué)工作站表征手段考察樣品的結(jié)構(gòu)、形貌及性能,以可見光催化降解亞甲基藍(lán)為模型考察樣品的可見光催化活性.實驗結(jié)果表明,在復(fù)合材料中的g-C3N4能很好地分散成層狀,并在層間與PANI納米棒形成復(fù)合物,這種特殊的復(fù)合結(jié)構(gòu)不僅利于片狀g-C3N4對PANI鏈段運動的限制及對其降解產(chǎn)物的物理屏蔽,從而可以提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性,而且具有優(yōu)越的可見光催化性能.

熱穩(wěn)定性;PANI/g-C3N4;催化性能

?Editorial office ofActa Physico-Chimica Sinica

1 引言

由于石墨型氮化碳(g-C3N4)(π共軛材料)具有窄的帶隙(2.7 eV)、優(yōu)越的物理化學(xué)性能、充足的材料來源以及廉價的合成過程,近年來在催化領(lǐng)域的研究逐年遞增.1然而,g-C3N4片層間存在接觸電阻以及可見光邊緣吸收問題,限制了其在可見光催化性能方面的應(yīng)用.2-4諸如與其他半導(dǎo)體材料復(fù)合、5HCl質(zhì)子化、6構(gòu)建異質(zhì)結(jié)7等方法廣泛應(yīng)用于提高其催化性能.Zhang課題組8-11將g-C3N4與半導(dǎo)體材料(銀@氯化銀)復(fù)合,或利用金屬、非金屬摻雜,成功提高了g-C3N4的電子空穴對分離,增強了可見光催化性能.Ge課題組12-14報道了一系列g(shù)-C3N4復(fù)合催化劑,如磷酸鈷/g-C3N4、四氧化三鈷/g-C3N4、二硫化鉬/g-C3N4.這些催化劑同樣增強了電子空穴對的有效分離,促進了g-C3N4可見光催化活性的提高.

同樣具有π共軛結(jié)構(gòu)的聚苯胺(PANI)擁有較高的可見光吸收系數(shù)和良好的載流子遷移率,有望在光催化、傳感和太陽能轉(zhuǎn)換等各領(lǐng)域得到應(yīng)用.15PANI和g-C3N4都具有共軛結(jié)構(gòu),這使他們有可能成為最易兼容的復(fù)合材料,而這種復(fù)合材料更具有增強的光催化活性.

Ge課題組16通過本體聚合法制備了PANI/g-C3N4復(fù)合催化劑,并發(fā)現(xiàn)其在可見光下具有明顯增強的催化性能.Wang課題組17用相同的方法形成了多級PANI/g-C3N4復(fù)合材料,同樣具有良好的可見光催化性能.然而,他們的工作沒有提及引入熱穩(wěn)定性相對較差的聚苯胺后,復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性如何,這在商業(yè)上的應(yīng)用具有非常重要的意義.此外,在他們的研究中,g-C3N4往往形成不可逆聚集.重要的是,聚苯胺和g-C3N4是不相溶的.因此,均勻的PANI/g-C3N4復(fù)合材料不能用常規(guī)方法獲得.

界面聚合法是指兩種互不相容,分別溶解兩種單體和/或催化劑的溶液,在界面上接觸并進行反應(yīng)形成聚合物的方法.這種聚合方法由于其操作容易、設(shè)備簡單、條件溫和等優(yōu)點,為制備特定形貌的納米復(fù)合材料提供了新的契機.西北師范大學(xué)的佟永純課題組18利用界面聚合法制備了PANI/TiO2納米復(fù)合纖維材料.該材料具有分散均勻、熱性能好的優(yōu)點.Ma課題組19則通過界面聚合法制備了PANI納米棒垂直分布于石墨烯薄片上的層狀復(fù)合材料.排列規(guī)整的聚苯胺納米棒與石墨烯的結(jié)合度高,具有良好電性能.然而很少采用界面聚合法制備g-C3N4與PANI的復(fù)合材料.其實這種復(fù)合方法不僅有利于二者的復(fù)合與分散,更有利于改善復(fù)合材料的性能.

本文利用界面聚合法制備了PANI/g-C3N4復(fù)合材料.由于苯胺單體處于油相,而片狀g-C3N4和引發(fā)劑處于水相,所以苯胺單體只能在界面處發(fā)生聚合.又由于界面處同樣存在片狀g-C3N4,這樣依靠PANI與g-C3N4間的π-π相互作用,便會形成分散性良好的PANI/g-C3N4復(fù)合催化劑.這種復(fù)合催化劑的可見光催化性能、熱穩(wěn)定性以及作用機理也將被討論.

2 實驗部分

2.1 試劑與儀器

實驗中所用試劑(分析純)均購置于國藥集團上?；瘜W(xué)試劑有限公司.所用儀器:TENSOR27型傅里葉變換紅外(FTIR)光譜儀(德國布魯克有限公司),LabX-6000型X射線衍射(XRD)儀(德國布魯克有限公司),S-4800型掃描式電子顯微鏡(日本日立公司),Lamda-900型紫外-可見-近紅外(UV-Vis-NIR)光譜儀(日本島津),TG209F1型熱重分析(TGA)儀(德國耐馳),CHI 660E型電話學(xué)工作站(中國上海辰華).對材料瞬態(tài)電流和阻抗的測試采用三電極體系,其中工作電極是涂覆有復(fù)合材料的電極,參比電極為飽和甘汞電極,對電極為鉑絲.

2.2 PANI/g-C3N4催化劑制備

苯胺單體(1.4 mmol)溶解在四氯化碳(10 mL)后冷卻到0°C待用.將通過加熱雙氰胺制得的g-C3N4(3 mg)加入到20 mL HCl(0.5 mol·L-1)水溶液后,超聲處理2 h.得到分散良好的懸浮液后,加入過硫酸銨(0.285 g)并冷卻到0°C.最后將上述兩種溶液轉(zhuǎn)移到一個50 mL燒杯,在0°C下反應(yīng)24 h后加入丙酮.將沉淀過濾,用去離子水和乙醇分別洗凈,并在真空下干燥.為了進行比較,PANI納米棒通過相似的方法制備.

2.3 光催化實驗

光催化實驗的光源為帶有400 nm濾波片的氙燈(300 W).目標(biāo)降解物為50 mL的亞甲基藍(lán)溶液(10 mg·L-1).催化劑為5 mg.為達(dá)到吸附平衡,催化反應(yīng)前先暗吸攪拌20 min(圖1).在預(yù)定的時間間隔,收集樣品(3 mL),并利用紫外分光光度計檢測染料濃度.

3 結(jié)果與討論

圖1 暗條件下PANI/g-C3N4復(fù)合材料的吸收曲線Fig.1 Adsorption curve of PANI/g-C3N4composite under dark conditions

3.1 PANI/g-C3N4復(fù)合材料的表征

PANI納米棒生長在分散的片狀g-C3N4上,可以通過XRD表征(圖2A).從圖2A-b可見,PANI納米棒具有部分結(jié)晶性,至少有3個布拉格衍射峰.在2θ=20.42°,25.38°處為聚苯胺的特性峰.17在2θ≈15°處象征著PANI的ES-I型晶體結(jié)構(gòu).20對于g-C3N4(圖2A-a),在2θ=27.5°處為最強衍射峰,對應(yīng)于0.326 nm、(002)晶面,歸因于共軛芳香體系的堆疊距離.在13.1°處發(fā)現(xiàn)另一個明顯的峰,對應(yīng)于距離d=0.675 nm,(100)晶面.PANI/g-C3N4復(fù)合材料(圖2A-c),存在兩個寬廣的特征峰,分別在2θ=20.12°,25.26°處,這幾乎與PANI的特征峰位置相同.而g-C3N4對應(yīng)的層狀堆垛結(jié)構(gòu)的特征峰消失,這正說明了g-C3N4沒有聚集,完全用于PANI的基底與其復(fù)合.

圖2 純g-C3N4(a),PANI(b)和PANI/g-C3N4復(fù)合光催化劑(c)的XRD(A)和FTIR(B)譜圖Fig.2 XRD(A)and FTIR(B)spectra of pure g-C3N4(a), PANI(b),and PANI/g-C3N4composite photocatalysts(c)

FTIR光譜進一步證明了PANI/g-C3N4的層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)(圖2B).單相g-C3N4樣品的紅外吸收譜圖顯示一個典型的g-C3N4分子結(jié)構(gòu)(圖2B-a).在1249-1630 cm-1范圍內(nèi)的吸收峰對應(yīng)于C―N芳環(huán)的伸縮振動,807 cm-1處的吸收峰對應(yīng)于C―N環(huán)的面外伸展振動.21相對于g-C3N4,在PANI/g-C3N4復(fù)合材料中,出現(xiàn)兩個新峰(圖2B-c).一個在1459 cm-1,這幾乎與單相PANI中的C＝C伸縮振動位置相同(圖2B-b).另一個在1139 cm-1,與單相PANI中C―H伸縮振動相比,向短波方向移動.16另外,g-C3N4中的C―N環(huán)的面外伸展振動峰變強了.所有這些結(jié)果表明g-C3N4與PANI間存在相互作用.

g-C3N4、聚苯胺和PANI/g-C3N4復(fù)合材料的SEM圖片如圖3所示.單相g-C3N4呈現(xiàn)一種由片層狀結(jié)構(gòu)堆垛成的塊狀結(jié)構(gòu)形貌(圖3A).對于單相PANI,則是一種隨機堆積的在40-60 nm范圍內(nèi)的棒狀結(jié)構(gòu)(圖3B).當(dāng)PANI與g-C3N4復(fù)合后(圖3C),PANI納米棒被安排在g-C3N4片層上,而且沒有單獨的g-C3N4存在,這暗示著PANI與g-C3N4之間存在相互作用.22這一結(jié)論與XRD和FTIR的表征結(jié)果一致.

對于PANI/g-C3N4復(fù)合材料的形成機理如圖4所示.首先,苯胺單體溶解在有機相,氧化劑過硫酸銨和g-C3N4存在于水相.然后,苯胺在界面上形成苯胺低聚物,并逐漸擴散到水相中.由于苯胺低聚物與g-C3N4間的π-π相互作用引起PANI組裝到g-C3N4.23當(dāng)苯胺低聚物的進一步聚合,分子間相互作用變強,形成了PANI納米棒安排在g-C3N4片層上的復(fù)合材料.

3.2 PANI/g-C3N4復(fù)合材料的性能

g-C3N4、聚苯胺和PANI/g-C3N4復(fù)合材料的TGA曲線如圖5A所示.對于聚苯胺存在3個失重階段(圖5A-b).當(dāng)溫度在常溫到100°C范圍內(nèi)時存在失重現(xiàn)象,這由于材料中會殘留小部分從外界吸附的水蒸氣,質(zhì)量的損失部分為水的質(zhì)量.Akhtar課題組24報道的聚苯胺/金納米復(fù)合材料也具有類似的趨勢.溫度在100到400°C范圍內(nèi)時,隨著溫度的升高,聚苯胺中的分子鏈會脫氫,摻雜劑也會在這個階段被脫出.溫度再繼續(xù)往上升高到400°C以后,聚苯胺的分子鏈就會斷裂而分解,這一現(xiàn)象會導(dǎo)致在聚苯胺的熱重分析曲線中有嚴(yán)重的失重現(xiàn)象.相比于PANI,PANI/g-C3N4復(fù)合材料具有與g-C3N4類似的一步降解過程(圖5A-a,A-c).而相比于g-C3N4, PANI/g-C3N4在889°C時具有更多的殘留.根據(jù)三種樣品的殘留量也可以推算出復(fù)合材料中PANI所占比例(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為38%.為了更詳細(xì)地分析g-C3N4和PANI/g-C3N4復(fù)合材料的熱分解過程,本文對兩者的熱重曲線進行微分處理,結(jié)果如圖5B所示.定義熱降解參數(shù)Tinitial為熱失重5%時對應(yīng)的溫度,Tmax為最大熱失重率對應(yīng)的溫度.發(fā)現(xiàn),與g-C3N4相比(Tinitial=540°C,Tmax=697°C),PANI/g-C3N4復(fù)合材料的Tinitial(516°C)和Tmax(681°C)分別降低24和16°C.表明當(dāng)引入PANI這種相對熱穩(wěn)定性較差的材料后, PANI/g-C3N4復(fù)合材料仍能保持較高的熱穩(wěn)定性.其原因是幾方面因素的共同結(jié)果.眾所周知,三嗪及其衍生物是良好的成炭劑,燃燒中易形成泡沫炭,25從而可以起到屏障揮發(fā)性熱解產(chǎn)物擴散作用.而界面聚合法又利于g-C3N4在復(fù)合體系中以片層狀高度分散,并與PANI存在良好的相互作用,這樣片狀g-C3N4在復(fù)合材料中便可起到更好的物理屏障和延遲降解的作用.26,27PANI和g-C3N4之間的相互作用也可以通過限制聚合物鏈熱運動增加復(fù)合材料的熱降解活化能.28另外,g-C3N4具有更高的熱穩(wěn)定性,這需要更高溫度才能降解.因此,PANI/g-C3N4復(fù)合材料的熱降解溫度在500°C以上.

圖3 單相g-C3N4(A),PANI(B)和PANI/g-C3N4復(fù)合光催化劑(C)的SEM圖Fig.3 SEM images of pure g-C3N4(A),PANI(B),and PANI/g-C3N4composite photocatalysts(C)

圖4 PANI/g-C3N4復(fù)合材料形成機理圖Fig.4 Schematic presentation for fabrication mechanism of PANI/g-C3N4composites

圖5 g-C3N4(a),PANI(b)和PANI/g-C3N4復(fù)合材料(c)在氬氣保護下的熱重分析(TGA)(A)和微分熱重(DTG)(B)曲線Fig.5 (A)Thermogravimetric analysis(TGA)and(B) differential thermal analysis(DTG)curves of g-C3N4(a), PANI(b),and PANI/g-C3N4composites(c)under Ar atmosphere

圖6為g-C3N4、聚苯胺和PANI/g-C3N4復(fù)合材料的紫外吸收光譜.單相g-C3N4的紫外吸收邊大約是460 nm(圖6a).而PANI/g-C3N4復(fù)合材料在整個波長范圍內(nèi)都具有較高的光吸收(圖6c),這是PANI材料的典型吸收特性(圖6b).因此可以推斷出,PANI的引入能使復(fù)合材料吸收更多的光,并可能用于產(chǎn)生電子空穴對而提高材料的催化活性.

圖6 單相g-C3N4(a),PANI(b)和PANI/g-C3N4復(fù)合光催化劑(c)的UV-Vis吸收光譜Fig.6 UV-Vis absorption spectra for pure g-C3N4(a), PANI(b),and PANI/g-C3N4composite photocatalysts(c)

圖7 g-C3N4(a)和PANI/g-C3N4復(fù)合材料(b)的瞬態(tài)光電流密度(A)和電化學(xué)阻抗譜(B)圖Fig.7 Photocurrent densities(A)and electrochemical impedance spectra(EIS)(B)of g-C3N4(a)and PANI/g-C3N4composite(b)

圖8 (A)光催化劑在可見光下(λ＞400 nm)對亞甲基藍(lán)的降解;(B)降解亞甲基藍(lán)的一級動力學(xué)曲線;(C)PANI/g-C3N4復(fù)合材料在90 min催化反應(yīng)后的再循環(huán)圖Fig.8 (A)Photocatalytic degradation of methylene blue (MB)under visible light irradiation(λ＞400 nm);(B)firstorder plots for the photodegradation of MB;(C)recycle test of PANI/g-C3N4catalyst after 90 min irradiation

g-C3N4和PANI/g-C3N4復(fù)合材料的瞬態(tài)光電流如圖7A所示.所有的樣品都表現(xiàn)出快速的光電流響應(yīng)性和可重復(fù)性.當(dāng)光切斷時,光電流迅速下降到幾乎為零,而當(dāng)光照時,電流恢復(fù)到原來的值.g-C3N4的瞬態(tài)光電流密度小于1.35 μA·cm-2(圖7A-a),而PANI/g-C3N4復(fù)合材料超過3.02 μA·cm-2(圖7A-b),比g-C3N4高約2.24倍.這一結(jié)果表明PANI在復(fù)合材料中至關(guān)重要的作用促進電子傳遞和抑制電荷復(fù)合,在聚苯胺具有電子傳輸通道,從g-C3N4傳遞光生電子,16這一結(jié)果表明PANI在復(fù)合材料中能夠顯著改進電荷運輸并能抑制復(fù)合.即PANI作為電子傳輸通道,轉(zhuǎn)移g-C3N4光生電子.16

為了進一步研究樣品的電荷傳輸行為,測量了g-C3N4和PANI/g-C3N4復(fù)合材料的電化學(xué)阻抗譜(圖7B).圖中每個圓弧半徑表示電極與電解質(zhì)界面的電荷轉(zhuǎn)移過程.一個更小的半徑對應(yīng)于一個更低的電荷轉(zhuǎn)移電阻.29PANI/g-C3N4復(fù)合材料具有更小的電荷傳遞電阻,表明g-C3N4和PANI之間快速的電荷轉(zhuǎn)移.

3.3 PANI/g-C3N4復(fù)合材料可見光催化活性

為了評價g-C3N4和PANI/g-C3N4復(fù)合材料的光催化性能,在可見光照射下,使用亞甲基藍(lán)溶液作為模擬污染物進行光催化降解實驗(圖8A).無催化劑時,亞甲基藍(lán)的分解率為5%(180 min),這是由于亞甲基藍(lán)的自然光分解.g-C3N4作為催化劑時,在150 min照射后大約35%亞甲基藍(lán)降解.而PANI/g-C3N4復(fù)合材料作為光催化劑時,卻有81%亞甲基藍(lán)降解.這種光催化性能的提高要歸功于復(fù)合材料的高可見光利用率、氧化能力和電子輸運性能.

g-C3N4和PANI/g-C3N4復(fù)合材料催化劑對亞甲基藍(lán)降解速率曲線如圖8B所示,兩者均屬于一級動力學(xué)過程.PANI/g-C3N4復(fù)合材料對亞甲基藍(lán)的降解速率是g-C3N4的3.3倍.這進一步說明PANI/g-C3N4復(fù)合材料具有有效的光吸收特性,從而增強了其光催化活性.

圖8C顯示了ANI/g-C3N4復(fù)合材料的光催化穩(wěn)定性.在相同條件下,光照90 min后,復(fù)合材料的光催化降解性變化不大,三次循環(huán)后只有小幅下降(2%).

4 結(jié)論

利用界面聚合法制備了PANI/g-C3N4復(fù)合材料.材料中g(shù)-C3N4以薄片狀分散,并在界面上與PANI納米棒粘附.由于這種復(fù)合結(jié)構(gòu)有利于片狀g-C3N4對PANI鏈段運動的限制及對其降解產(chǎn)物的物理屏蔽,從而可以提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性.此外,這種緊密連接的復(fù)合結(jié)構(gòu)也有利于PANI/g-C3N4復(fù)合材料光催化性能的提高.

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(25) Hu,X.P.;Li,Y.L.;Wang,Y.Z.Macromol.Mater.Eng.2004, 289,208.doi:10.1002/name.200300189

(26) Kim,H.;AbdalaA.A.;Macosko,C.W.Macromolecules 2010, 43,6515.doi:10.1021/ma100572e

(27) Bao,C.;Guo,Y.;Song,L.;Hu,Y.J.Mater.Chem.2011,21, 13942.doi:10.1039/C1JM11662B

(28) Yuan,B.;Bao,C.;Song,L.;Hong,N.;Liew,K.M.;Hu,Y. Chem.Eng.J.2014,237,411.doi:10.106/j.cej.2013.10.030

(29) Hou,Y.;Zuo,F.;Dagg,A.;Feng,P.Angew.Chem.Int.Edit. 2013,52,1248.doi:10.1002/anie.201207578

第十八屆全國電化學(xué)大會第一輪通知

由中國電化學(xué)會主辦、哈爾濱工業(yè)大學(xué)承辦、黑龍江大學(xué)協(xié)辦的第十八屆全國電化學(xué)大會將于2015年8月7-11日在黑龍江省哈爾濱市舉行，本屆大會主題是“支撐未來能源發(fā)展的電化學(xué)”。

全國電化學(xué)大會是國內(nèi)規(guī)模最大、范圍最廣的電化學(xué)學(xué)術(shù)盛會和高水平的學(xué)術(shù)交流平臺，每兩年舉辦一次。本屆大會圍繞電化學(xué)科學(xué)和技術(shù)發(fā)展中的基礎(chǔ)、應(yīng)用和前沿問題，全面展示中國電化學(xué)領(lǐng)域所取得的最新研究進展和成果，深入探討電化學(xué)領(lǐng)域所面臨的機遇、挑戰(zhàn)和未來發(fā)展方向，推動中國電化學(xué)學(xué)科的發(fā)展和進步，加強科研合作和技術(shù)轉(zhuǎn)化，促進電化學(xué)科學(xué)與技術(shù)在能源、環(huán)境、材料等重要領(lǐng)域的應(yīng)用。

中國電化學(xué)會熱誠邀請國內(nèi)外從事電化學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)、儀器研制以及產(chǎn)業(yè)界的同仁共聚美麗的哈爾濱，交流和展示最新成果。

會議預(yù)定時間：2015年8月7-11日

會議地點：哈爾濱工業(yè)大學(xué)二校區(qū)(哈爾濱市南崗區(qū)黃河路73號)

征文內(nèi)容

電化學(xué)基礎(chǔ)(包括電極過程動力學(xué)、譜學(xué)電化學(xué)、電催化等)

化學(xué)電源(包括鋰離子電池、下一代儲能電池、其他電池及超級電容器、燃料電池等)

環(huán)境和有機電化學(xué)(包括環(huán)境電化學(xué)、有機電合成等)

工業(yè)電化學(xué)和電化學(xué)工程(包括電解、金屬腐蝕與防護、電沉積和表面處理技術(shù)等)

納米與材料電化學(xué)

電分析化學(xué)和生物電化學(xué)(包括電化學(xué)傳感器)

光電化學(xué)及新型太陽能電池(包括無機、有機光電材料與器件等)

電化學(xué)儀器與設(shè)備應(yīng)用技術(shù)

聯(lián)系方式

通信地址：哈爾濱工業(yè)大學(xué)1247信箱，郵編150001

聯(lián)系人

投稿事宜：程新群，13895755180，chengxinqun@hit.edu.cn

學(xué)術(shù)事宜：杜春雨，0451-86403961，15846593646，duchunyu@hit.edu.cn

會務(wù)事宜：王振波，18645006176，wangzhenbo@hit.edu.cn

展覽事宜：左朋建，0451-86403961，13836182469，zuopengjian@hit.edu.cn

傳真：0451-86418616

本次會議論文采用在線投稿方式，關(guān)于論文格式要求及其他有關(guān)會議詳情，請登陸本次大會網(wǎng)站http://nce.hit.edu.cn。

第十八屆全國電化學(xué)大會組委會

哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院

2014年11月20日

PANI/g-C3N4Composites Synthesized by Interfacial Polymerization and Their Thermal Stability and Photocatalytic Activity

LI Xian-Hua1ZHANG Lei-Gang1WANG Xue-Xue1YU Qing-Bo2,*
(1School of Mechanical Engineering,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,Anhui Province,P.R.China;2Department of Materials Science and Engineering,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001, Anhui Province,P.R.China)

Polyaniline(PANI)nanorods grown on layered graphitic carbon nitride(g-C3N4)sheets are synthesized by interfacial polymerization.The structure,morphology,and properties of the photocatalysts are characterized by Fourier transform infrared(FTIR),X-ray diffraction(XRD),and UV-visible(UV-Vis) spectroscopies,scanning electron microscopy(SEM),thermogravimetric analysis(TGA),and electrochemical analysis.Photocatalytic degradation of methylene blue is investigated to determine the photoactivity of the catalyst.The results suggest that g-C3N4possesses good dispersion with an intercalated nanostructure and interfacial adhesion with PANI.In addition,the PANI/g-C3N4composites retain the advantage of high thermal stability resident with g-C3N4.This is ascribed to a physical barrier effect on the emanation of degradation products and inhibited polymer motion.The resulting composites also show more intensive photocatalytic activity than does g-C3N4.

Thermal stability;PANI/g-C3N4;Photocatalytic activity

O643

10.3866/PKU.WHXB201502042www.whxb.pku.edu.cn

Received:December 29,2014;Revised:February 3,2015;Published on Web:February 4,2015.

?Corresponding author.Email:yuqingbo007@163.com;Tel:+86-554-6313991.

The project was supported by the National Natural Science Foundation of China(21401001)andAnhui Province Key Laboratory of Environment-Friendly Polymer Materials,China.

國家自然科學(xué)基金(21401001)和安徽省綠色高分子材料重點實驗室資助項目