ZIF-8/g-C3N4复合材料光催化深度氧化NO性能的研究

尹晓荷 ，庞吉胜 ，娄晨思 ，史雨翰 ，朱鹏飞 ，王传义

（陕西科技大学 环境科学与工程学院, 陕西 西安 710021）

氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物之一，其过度排放不仅会引起酸雨、光化学烟雾、雾霾、臭氧层破坏等环境问题，还会极大地影响生态环境和人体健康，引起呼吸系统疾病和心肺疾病等，因此引起了人们广泛的关注[1,2]。工业上主要通过SCR、SNCR等方法去除NOx，但是传统的方法主要适用于处理高浓度的NOx。光催化氧化技术因其反应条件温和，二次污染少而受到了研究者的广泛关注[3]。光催化技术起始于光解水制氢，对于去除NOx领域的研究起步相对较晚，随着人们对于光催化技术的深入探索，以及对于空气质量要求的不断提升，近些年，光催化技术在NOx的去除领域获得了长足的发展。当前，有许多用于光催化的材料包括TiO2、ZnO、CdS、ZrO2等，它们都具有一定的光催化活性，但是NOx的光催化氧化处理仍然存在光催化效率低、光的利用率低、光生电子-空穴对复合率大、催化剂容易失活等问题，严重影响了光催化剂在实践中的应用。因此，开发用于光催化氧化低浓度NOx的高效催化剂具有重要意义。

g-C3N4是一种非金属有机聚合物半导体，由地球上含量较多的C、N元素组成，与其他半导体相比，g-C3N4具有2.7-2.8 eV的适度带隙，具有可见光响应，无毒，价格低廉，容易制备，抗酸、碱、光的腐蚀，物理、化学稳定性好，具有优异的能带结构，且结构和性能易于调控，具有较好的光催化性能，因而成为光催化领域的研究热点[4-6]。但是，实际上，由于其光生电子-空穴对易复合、比表面积较小及气体吸附能力弱等原因，其性能还不能令人满意，为了提高g-C3N4的催化活性，研究人员使用了多种改性方法，如物理复合改性、化学掺杂改性和微结构调整等。物理复合改性可以促进光生载流子的分离，提高光生电子或空穴的利用率；化学掺杂改性可以通过有效调节g-C3N4的电子结构来促进其光催化活性；调整微结构则是通过增加材料的比表面积，进而增加活性位点，提升光催化性能。在这三种方法中，越来越多的研究者认可物理复合改性的优越性，通过主体与客体之间的协同作用使复合材料获得了新的性能，能明显改善复合材料的光催化性能[7,8]。

金属有机骨架（MOFs）是一种具有周期性网络结构的新型多孔材料，其通过金属中心和有机配体的配位自组装形成。MOFs具有较大的比表面积，独特的孔隙率和可调节的形态结构等优势，在气体吸附和存储，催化，药物输送和传感方面具有潜在的应用前景[9-12]。沸石咪唑盐骨架（ZIFs）是MOFs的子类，它们是一类新兴的多孔材料，具有传统MOFs和沸石的双重优势，不仅具有较高的化学和热稳定性，而且具有较高的比表面积，永久孔隙率和可调控的晶体结构。在许多ZIFs中，ZIF-8由于其相对简单的晶体结构，高稳定性，相对较大的孔体积以及易于获得的原料和低成本而成为研究最广泛的材料[13-15]。但是，由于ZIF-8不能吸收可见光，不具有可见光响应，直接作为光催化剂效率低下，通过将其与具有可见光响应的材料进行复合改性，所得复合材料能够吸收可见光，光催化性能得到了显著提升。

本研究针对低浓度NOx提出了一种新的光催化处理技术。在温和条件下，通过将菱形的十二面体ZIF-8与层状g-C3N4复合，成功合成了ZIF-8/g-C3N4复合材料，并通过一氧化氮的催化氧化证实了该材料的光催化活性，并对其催化机理进行了详细的讨论和分析。在可见光照射下，利用ZIF-8的金属节点快速转移光生电子，可以减少光生电子-空穴的复合，从而提高光催化效率。而且，正是由于ZIF-8的存在，NO被直接氧化为而不是NO2，从而减少了有毒中间体的产生，为去除低浓度NOx提供了一个新思路。

1 实验部分

1.1 原料与试剂

醋酸锌（Zn(CH3COO)2·H2O，分析纯，麦克林），2-甲基咪唑（C4H6N2，分析纯，麦克林），甲醇（CH3OH，分析纯，天津大茂），乙醇（CH3CH2OH，分析纯，天津大茂），三聚氰胺（C3N3(NH2)3，分析纯，麦克林），溴化钾（KBr，光谱纯，阿拉丁），丙酮（CH3COCH3，分析纯，国药），硫酸钠（NaSO4，分析纯，国药）。

1.2 ZIF-8的合成

基于文献报道的方法并加以修改，通过一种简单的沉淀反应方法在室温下合成ZIF-8纳米晶体[16]。首先，将 10 mmol的醋酸锌和40 mmol的2-甲基咪唑分别溶解在100 mL甲醇和25 mL甲醇中，分别标记为溶液A和溶液B。然后，在剧烈地搅拌下将溶液B均匀快速地加入到溶液A中，并保持搅拌90 min。在室温下老化反应24 h后，通过离心收集白色粉末产物，用乙醇、水洗涤三次，最后在真空干燥箱中60 ℃下干燥过夜，得到白色粉末即为样品ZIF-8。

1.3 石墨相氮化碳（g-C3N4）的合成

通过热聚合法合成g-C3N4。称取3 g三聚氰胺置于坩埚中，放入马弗炉中煅烧，煅烧温度为520 ℃，煅烧时间为4 h，升温时间为60 min，待温度降至室温后取出并研磨，得到浅黄色粉末即为g-C3N4。

1.4 ZIF-8/g-C3N4复合材料的合成

本实验通过简单的原位异质沉积合成了ZIF-8/g-C3N4复合材料以确保ZIF-8纳米晶体在g-C3N4的表面上均匀生长。首先，将100 mg所制备的g-C3N4粉末分散在30 mL的甲醇溶液中，在超声仪中超声15 min，以获得分散均匀的悬浮液。随后，按照表1所示含量将醋酸锌和2-甲基咪唑依次加入上述悬浮液中，并伴随着剧烈搅拌，接着在磁力搅拌器上搅拌1 h，然后在室温下老化静置24 h。最后，通过离心收集所制备样品，并用乙醇、水洗涤材料三次，然后在60 ℃下真空干燥过夜，取出研磨收集，得到的粉末即为ZIF-8/g-C3N4复合材料，命名为x%-ZIF-8/g-C3N4，其中，x为ZIF-8的质量分数。为了进行对照实验，我们将ZIF-8质量分数为12.5%的复合催化剂同时采用物理混合合成，标记为PM-12.5%-ZIF-8/g-C3N4。

表1 制备ZIF-8/g-C3N4纳米复合材料的原料配比Table 1 Raw material ratio for preparing ZIF-8/g-C3N4 nanocomposite

1.5 光催化去除氮氧化物 (NO)

通过在可见光照射下光催化氧化经由连续流动室10-9水平的NO来评估所制备的样品的光催化性能。流动反应器的容量为4.5 L (30 cm × 15 cm ×10 cm)。采用300 W的氙灯（加420 nm截止滤光片）作为模拟可见光源，该光源垂直放置在反应器上方。同时，NO和空气流的混合气体连续通过（由质量流量控制器控制的1 L/min）光催化剂的表面。通过 NOx分析仪（Thermo Scientific, 42i）连续记录每分钟的NO和NO2含量。对于所有实验，将50 mg样品粉末分散在10 mL水中超声15 min以形成均匀的悬浮液，然后将其转移到玻璃皿（R = 3 cm）中，然后在60 ℃真空干燥，最后放入反应器的中央，待达到吸附-解吸平衡（NO平衡体含量为7.0 × 10-7）后，打开氙灯，开始光催化反应。根据η = ( 1 - C / C0) × 100%计算NO去除效率（η），其中，C0和C分别代表初始的和即时的NO含量。

1.6 电化学测试方法

采用型号为CHI660E的电化学工作站进行光电流测试，在具有饱和Na2SO4电解质溶液的石英电解池中采用传统的三电极体系进行实验，参比电极为Ag/AgCl电极，对电极为铂片，工作电极为制备的包含待测光催化剂的电极。工作电极的制备方法为：先将ITO导电玻璃分别用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗30 min，烘干待用，称取3-5 mg待测光催化剂置于150 μL乙醇中，超声20 min分散均匀，然后使用移液枪将定量的混合液以1 cm × 1 cm的面积均匀地涂覆在导电玻璃的导电面上，烘干制得工作电极。使用300 W的氙灯作为光源，与工作电极的距离约为15 cm。催化剂光电流的测试条件为：光照间隔为20 s，取样时长为260 s；催化剂的阻抗测试条件为：初始电压为0，频率为1-100000 Hz。

2 结果与讨论

2.1 复合光催化材料体系的理化性质分析

通过XRD测试分析所制备样品的晶体结构和相纯度。如图1所示，ZIF-8的X射线衍射谱图与文献报道[17]的结果非常吻合，并且衍射峰更尖锐，表明合成了具有良好结晶度的高纯度晶体。制备的g-C3N4在2θ值为13°和27.35°处具有其特征衍射峰，分别对应于g-C3N4中反映一个氮化碳平面内三嗪环的规则排列的（100）晶面和由每一层氮化碳堆叠产生的（002）晶面[18]。对于一系列的ZIF-8/g-C3N4样品，均保留了g-C3N4和ZIF-8的所有特征XRD峰未改变，证明了成功地制备了复合材料，且ZIF-8纳米颗粒在g-C3N4上的表面负载不会太大地改变晶体结构，随着ZIF-8含量的增加，复合材料中归属于ZIF-8的衍射峰强度逐渐增强，归属于g-C3N4的衍射峰强度逐渐减弱，这可能是由于随着g-C3N4表面的ZIF-8的增多，对g-C3N4的覆盖面越广，其衍射峰强度越弱。

图1 ZIF-8、g-C3N4和ZIF-8/g-C3N4的XRD谱图Figure 1 XRD patterns of ZIF-8, g-C3N4 and ZIF-8/g-C3N4

为了了解制备样品中所包含的化学键或官能团，进行了红外光谱分析，结果如图2所示。对于g-C3N4，位于3000-3500 cm-1的宽峰可以归属于NH或NH2基团的拉伸振动模式；位于1200-1650 cm-1处的峰是由于杂环的C-N和C=N振动所致；位于808 cm-1处的峰是由三嗪单元的拉伸振动引起的[19]。对于ZIF-8晶体而言，位于421 cm-1附近的吸收峰是Zn-N键的典型振动；位于600-1600 cm-1的一系列峰与咪唑中的碳氮键有关，这是ZIF-8的典型特征峰。对于一系列ZIF-8/g-C3N4复合材料，都可以观察到归属于g-C3N4的特征峰，而且随着ZIF-8负载量的增加，在421 cm-1处出现的新峰越来越明显，表明ZIF-8/g-C3N4复合材料的成功合成。

图2 ZIF-8、g-C3N4和ZIF-8/g-C3N4的傅里叶红外光谱谱图Figure 2 FT-IR spectra of ZIF-8, g-C3N4 and ZIF-8/g-C3N4

催化剂的光捕获能力对其光催化活性具有重要影响。为了研究ZIF-8的修饰对g-C3N4的影响，比较了一系列不同样品的紫外-可见漫反射光谱。如图3所示，ZIF-8在可见光范围内几乎没有吸收，而在紫外光范围内，ZIF-8和一系列ZIF-8/g-C3N4复合材料都在220 nm处显示出ZIF-8的固有吸收峰，进一步表明了ZIF-8在g-C3N4表面的成功沉积。如图3所示，所合成的g-C3N4在可见光区域具有明显的吸收，ZIF-8引入后，ZIF-8/g-C3N4在紫外区的吸收得到了显着改善，但是在可见光区域，当ZIF-8的负载量大于25 %时，吸收强度反而下降了，说明复合材料中ZIF-8的含量不是越高越好，而是存在最佳比例，ZIF-8太多会包裹住g-C3N4影响异质结的形成。

图3 ZIF-8、g-C3N4和 ZIF-8/g-C3N4的紫外-可见漫反射光谱谱图Figure 3 UV-Vis DRS of ZIF-8, g-C3N4 and ZIF-8/g-C3N4

为了进一步考察样品的光生电子-空穴的分离效率，进行了瞬态光电化学实验，结果如图4所示。三个复合材料的光电流强度明显高于g-C3N4，随着ZIF-8的负载，光电流强度增大，12.5%-ZIF-8/g-C3N4的光电流是最大的，也是最稳定的，六个开-关循环后，强度基本没有衰减，当ZIF-8含量大于12.5%时，其光电流强度反而下降了，表明12.5%-ZIF-8/g-C3N4的光生载流子数量最多，有最好的电子-空穴分离效率。根据双电层理论，光催化材料的阻抗曲线呈现半圆形说明光生载流子以电荷转移为主，半径越小，传质阻力就越小，光生载流子迁移速率就越高，可促进光生电子-空穴的分离。如图4(b)所示，半圆半径从大到小分别为：g-C3N4＞6.25%-ZIF-8/g-C3N4＞ 25%-ZIF-8/g-C3N4＞ 12.5%-ZIF-8/g-C3N4，这些结果表明，12.5%-ZIF-8/g-C3N4具有最佳的导电性，这与光电流结果是一致的。

图4 g-C3N4和ZIF-8/g-C3N4的光电流响应图（a）与电化学阻抗谱图（b）Figure 4 Photocurrent responses (a) and EIS (b) of g-C3N4 and ZIF-8/g-C3N4

2.2 复合光催化材料体系的光催化活性测试

实验在气固体系中实现了NOx的光催化去除，图5显示了g-C3N4和一系列ZIF-8/g-C3N4复合材料对10-9级的NO的光催化氧化和NO2的产生情况，以及复合光催化材料的循环稳定性测试。随着ZIF-8负载量的增加，一系列复合材料光催化去除NO的效率先上升后下降，12.5%-ZIF-8/g-C3N4具有最优异的光催化活性，可以促使NO去除率从35.3%提升到55.1%，同时生成的NO2比纯g-C3N4少很多，这可能是由于g-C3N4和ZIF-8之间的相互作用，导致NO转化为NO2，然后进一步转化，对于物理混合样品PM-12.5%-ZIF-8/g-C3N4，光催化NO去除率约为41.6%，进一步证明原位合成的复合催化剂中g-C3N4和ZIF-8之间具有异质结作用而不是简单的复合。光催化氧化NO的结果表明，12.5%的ZIF-8负载量是最佳值，具有最优异的光催化性能，随着ZIF-8在复合材料中的含量超过12.5%时，会覆盖材料表面的活性位点，造成性能的降低，因此，后续光催化机理研究主要以12.5%-ZIF-8/g-C3N4作为目标材料。循环实验表明，12.5%-ZIF-8/g-C3N4复合材料的循环稳定性良好，五次循环后NO的去除率为51.8%。

图5 g-C3N4和 ZIF-8/g-C3N4的光催化活性：NO 去除率（（a）,（c））；NO2的生成量（b）；ZIF-8/g-C3N4光催化去除NO的循环活性图（d）Figure 5 ((a), (c)) Photocatalytic performance of different photocatalyst samples for removal of NO under visible light irradiation;(b) Corresponding amount of NO2 generated over different photocatalyst samples; (d) Cyclic experiment of ZIF-8/g-C3N4 photocatalytic removal of NO

2.3 复合光催化材料体系光催化机理分析

MOFs与半导体复合光催化材料的光催化机理一般可以概括为三个方面：第一，具有明确晶体结构的MOFs可以作为光敏剂，从而导致有效的光收集和光接触面积的扩大；第二，光生电子可以很容易地从有机配体转移到金属簇上（LMCT）；第三，半导体可作为主要的光催化剂。本研究认为可能的机理为：在可见光照射下，g-C3N4能够被激发，其价带电子跃迁至导带形成光生电子-空穴对，但是光生载流子极容易发生复合，ZIF-8一方面可作为电子转移点，促进光生载流子的分离；另一方面由于其具有巨大的比表面积，可以促进反应物质的吸附。产生的电子和空穴可以与空气中的氧气分子、水分子反应，生成h+、和·OH等活性自由基，进而促使NO的光催化氧化，经一系列的反应可生成HNO3、HNO2，从而实现对含NO气体的深度净化。

为了探究所制备样品的形态和微观结构，进行了SEM、TEM和Mapping表征测试。如图6所示，ZIF-8具有单分散的菱形十二面体的形貌特征，具有明显的边缘和光滑的表面，尺寸为150-250 nm。g-C3N4是分层和堆叠的块结构。当将ZIF-8原位沉积在g-C3N4表面上时，g-C3N4的形态得以保留，并且在g-C3N4上观察到一些突出的纳米颗粒，形成了紧密的界面接触，证明了ZIF-8/g-C3N4异质结构的形成，所形成的紧密异质结构可提供较短的载流子运输距离，使表面催化反应具有良好的电荷分离和较大的外表面积。对于物理混合的复合催化剂中，ZIF-8和g-C3N4相对孤立，不存在表界面作用。复合材料12.5%-ZIF-8/g-C3N4的Mapping图表明，Zn元素和C、N元素一样均匀分布在材料表面，这与SEM和TEM的结果一致，表明ZIF-8在g-C3N4上均匀分布。

图6 g-C3N4（（a）, （e））、ZIF-8（（b）, （f））、12.5%-ZIF-8/g-C3N4（（c）, （g））和 PM-12.5%-ZIF-8/g-C3N4（（d）, （h））的SEM 图像（（a）-（d））与 TEM 图像（（e）-（h））和 12.5%-ZIF-8/g-C3N4的 EDS 元素分布图（（i）-（l））Figure 6 SEM ((a)-(d)) and TEM ((e)-(h)) images of g-C3N4((a), (e)), ZIF-8((b), (f)), 12.5%-ZIF-8/g-C3N4((c), (g)) and PM-12.5%-ZIF-8/g-C3N4((d), (h)); Elements mappings ((i)-(l)) of 12.5%-ZIF-8/g-C3N4

光催化反应是一种表面催化反应，所以反应物的吸附是去除污染物的一个重要因素，高的催化剂比表面积可以促进污染物和反应产物的吸附和传质，因此，比表面积的增大可能是提高活性的一个关键原因。为了探究所制备材料的孔结构，作者做了N2吸附-解吸等温线和孔径分布，结果如图7所示。ZIF-8显示了典型的I型等温线，其具有微孔材料特性的吸附-解吸曲线。g-C3N4表现出在IUPAC分类中典型的IV型曲线，该曲线在较高相对压力下具有迟滞回线，表明样品中存在中孔和大孔。12.5%-ZIF-8/g-C3N4的N2吸附-脱附曲线形状介于ZIF-8和g-C3N4之间，含有中孔和微孔。ZIF-8、g-C3N4和12.5%-ZIF-8/g-C3N4的BET比表面积经计算结果如表2所示，由于ZIF-8的存在，12.5%-ZIF-8/g-C3N4的比表面积相比于g-C3N4明显增加，这有利于反应性物质的吸附和反应位点的增加，从而提高了光催化反应活性。

表2 ZIF-8-g-C3N4和12.5%-ZIF-8/g-C3N4纳米复合材料的比表面积、孔体积和孔径Table 2 Specific surface areas, pore volumes and pore sizes of g-C3N4, ZIF-8 and 12.5%-g-C3N4/ZIF-8

图7 ZIF-8、g-C3N4和 12.5%-ZIF-8/g- C3N4的 N2吸附-脱附曲线（a）和 BJH 孔径分布（b）Figure 7 N2 adsorption-desorption curves (a) and BJH pore size distributions (b) of ZIF-8, g-C3N4 and 12.5%-ZIF-8/g- C3N4

采用X射线光电子能谱进一步分析所制备样品的表面化学成分形态变化，结果如图8所示。样品ZIF-8、g-C3N4和12.5%-ZIF-8/g-C3N4的XPS全光谱清楚地呈现了C 1s、N 1s、O 1s和Zn 2p的XPS峰，与预期结果一致。实验所制备的光催化材料中并不含有O元素，归属于O 1s的XPS信号可能来自样品表面吸收的CO2和H2O。归属于Zn 2p的高分辨XPS光谱中两个峰分别对应于Zn 2p3/2和Zn 2p1/2。归属于C 1s高分辨XPS谱图中的三个峰分别归因于吸附碳（C-C）、三嗪环中sp2杂化N-C=N和芳香环中sp2杂化的C原子（N-C=N2）。样品 ZIF-8、g-C3N4和 12.5%-ZIF-8/g-C3N4的N 1s谱图中，对于ZIF-8，位于398.82 eV的XPS峰可以归因于N-Zn；对于g-C3N4而言，第一个峰可以归因于与碳原子键合的sp2杂化的芳族氮原子（C=N-C），第二个峰归因于叔N-(C)3基团，第三个峰归因于与H原子键合的N（N-H）[20]。总体而言，ZIF-8、g-C3N4和 12.5%-ZIF-8/g-C3N4的碳化学态相似，但三个样品的氮化学态均发生变化，对于N 1s，复合材料中元素的结合能变得比纯g-C3N4中的大，这表明ZIF-8的引入可以改变g-C3N4的电子密度，化学结构的改善可以促进电荷的分离和反应的进行。

图8 ZIF-8、g-C3N4和 12.5%-ZIF-8/g-C3N4的 XPS 全谱（a）及高分辨 Zn 2p（b）、C 1s（c）和 N 1s（d）谱图Figure 8 XPS profiles of ZIF-8, g-C3N4 and 12.5%-ZIF-8/g-C3N4 (a) Full scan, (b) Zn 2p, (c) C 1s, (d) N 1s

光生电子-空穴对的分离复合情况会对光催化材料的光催化去除污染物的性能产生极大的影响，促进光催化剂光生载流子的分离有助于其活性的提升。通过光致发光（PL）光谱探索了g-C3N4、12.5%-ZIF-8/g-C3N4和PM-12.5%-ZIF-8/g-C3N4的光生电子-空穴对的分离状况。如图9所示，与g-C3N4相比，12.5%-ZIF-8/g-C3N4和PM-12.5%-ZIF-8/g-C3N4两个样品的荧光光谱峰形状和峰位置与文献报道一致[21]，没有明显变化，且PL峰强度都有所降低，说明复合催化剂能够抑制光生载流子的复合，而且12.5%-ZIF-8/g-C3N4的峰强度最小，进一步揭示了通过在g-C3N4表面原位沉积ZIF-8纳米颗粒可以降低g-C3N4的光生载流子复合率，进而可以提升其光催化活性，这与作者设想的结果是一致的。

图9 g-C3N4、12.5%-ZIF-8/g-C3N4和 PM-12.5%-ZIF-8/g-C3N4的荧光光谱谱图Figure 9 PL spectra of g-C3N4, 12.5%-ZIF-8/g-C3N4 and PM-12.5%-ZIF-8/g-C3N4

为了进一步探究ZIF-8和g-C3N4之间的相互作用，研究了两者的能带结构，并得出了复合光催化材料光催化氧化NO的机理，结果如图10所示。通过紫外-可见漫反射光谱计算得到ZIF-8和g-C3N4的带隙分别为5.21、2.79 eV，通过莫特-肖特基结果可知ZIF-8和g-C3N4均为n型半导体，n型半导体的平带电位是由其莫特-肖特基曲线做切线与x轴相交所得，因此，ZIF-8和g-C3N4的平带电位分别为-0.61、-0.69 V，n型半导体的导带位置比平带电位更负0.1-0.2 V，因此，ZIF-8和g-C3N4的导带分别为-0.81、-0.89 V，结合带隙宽度可计算得到ZIF-8和g-C3N4的价带位置分别为4.4、1.9 eV，因此，可知ZIF-8与g-C3N4复合的能带结构如图10(c)所示，在可见光的照射下，g-C3N4被激发，产生光生载流子，光生电子从价带跃迁到导带，导带的电子可迁移到ZIF-8的LUMO轨道，其导带位置为-0.81 eV，比 O2/·（-0.33 eV）所需的电位更负，因此，光生电子可以与空气中的氧气反应，生成超氧自由基，将NO氧化为硝酸根。光生空穴可直接参与反应，氧化氮氧化物。

图10 ZIF-8和g-C3N4的禁带宽度图（a）、莫特-肖特基图（b）及ZIF-8/g-C3N4光催化去除NO机理图（c）Figure 10 (a) Band gaps and (b) Mott-schottky plots of ZIF-8 and g-C C3N4, (c) Possible mechanism of photocatalytic NO removal over ZIF-8/g-C3N4

ZIF-8/g-C3N4复合光催化材料相对于纯的g-C3N4，一方面，有效地促进了光生载流子的分离（荧光光谱测试），减少了与空穴复合的电子的消耗，能够产生更多的活性物质用于氧化还原反应，过量的超氧自由基还有可能进一步生成双氧水和羟基自由基，促进光催化反应的进行；另一方面，由于ZIF-8的存在，明显提升了复合光催化材料的比表面积（N2吸附-脱附曲线），并且形成了多孔的光催化材料，可有效促进反应物的吸附，有利于光催化反应的进行。

3 结 论

本研究采用原位沉积法将ZIF-8与g-C3N4进行复合，合成了一系列的ZIF-8/g-C3N4复合光催化材料。XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS等表征结果表明成功合成了ZIF-8/g-C3N4复合光催化材料，复合并没有破坏ZIF-8与g-C3N4原始的晶体结构与形貌，且ZIF-8与g-C3N4并不是简单的物理复合，而是形成了异质结。通过N2吸附-解吸曲线可知，复合光催化材料的BET比表面积比g-C3N4提高了30多倍，比表面积的增大可以促进污染物的吸附，进而增强复合材料的光催化性能。通过在可见光下光催化氧化NO的活性测试得知，12.5%-ZIF-8/g-C3N4的NO去除效率最佳，而且不生成有毒中间产物NO2，对NO的光催化氧化去除率可达55.1%，研究的成功开展为深度氧化去除低浓度的NO开辟了一种新思路。