BiOI/g-C3N4光催化降解甲基橙研究

以三聚氰胺为前驱物采用热聚合法制备了石墨相氮化碳（g-C₃N₄）,并在其表面原位合成了碘氧化铋（BiOI）,构筑了石墨相氮化碳-碘氧化铋复合材料。采用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、紫外可见漫反射仪（UV-Vis-DRS）等对催化剂进行了表征。结果表明,当BiOI与g-C₃N₄物质的量比为0.5时,BiOI/g-C₃N₄催化剂具有高分散的BiOI颗粒及适中的禁带宽度,吸附和降解甲基橙性能最佳。回流温度为120 ℃时制备的BiOI/g-C₃N₄催化剂具有适中的粒径、比表面积和表面羟基浓度,吸附和降解甲基橙性能最佳,且该催化剂具有良好的重复使用性能。     

铁基石墨相氮化碳复合材料在水处理中的研究进展

铁基石墨相氮化碳复合材料结合了铁基材料、石墨相氮化碳（g-C3N4）以及异质结结构的优点,在促进复合材料光生电子-空穴的分离、扩大可见光响应能力、提高材料光催化性能等方面有着显著的优势。综述了铁基石墨相氮化碳异质结体系的基本分类、结构特点及其研究进展,包括Ⅱ型异质结体系（n-n结、p-n结）、Z型异质结体系（全固态Z结...     

BiOI/g-C3N4催化剂的制备及其光催化降解罗丹明B性能

以三聚氰胺为原始材料，以水热和煅烧法制备的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)为载体，采用沉淀法构建了氮化碳复合碘氧化铋(BiOI)纳米级复合催化剂。考察了BiOI负载量、表面活性物质的种类和用量对复合催化剂吸附和光催化降解罗丹明B的影响，并对催化剂进行了表征。结果表明，当BiOI质量分数为66%、使用18.75 g/m L的非离子型高分子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)时，所制得的催化剂带隙适宜，粒径适中，且主要含有BiOI(102)晶面，吸附和降解效果最佳，对Rh B的降解率可达到98.4%。该复合材料在重复使用5次后降解率仍然可以达到87.1%。此外，BiOI/g-C₃N₄催化降解15 mg/L的RhB溶液的反应符合一级动力学方程，其速率常数为0.161 8 min^-1。     

超薄氧掺杂g-C3N4纳米片的制备及其光催化性能

采用H2SO4与KMnO4为氧化剂，通过对热聚合法合成的原始石墨相氮化碳（g-C3N4）超声辅助氧化剥离，制备了超薄氧掺杂g-C3N4纳米片。基于HRTEM、XRD、AFM、XPS表征，考察了超声辅助氧化剥离对原始g-C3N4形貌、结构的影响；通过可见光催化降解刚果红分析了超薄氧掺杂g-C3N4纳米片的光催化性能；通过UV-vis-DRS、EIS、PL分析，探究了超薄氧掺杂g-C3N4纳米片光催化性能的增强机制。结果表明，对原始g-C3N4超声辅助氧化剥离6 h，可获得比表面积为58.45 cm2 g-1、厚度为1.08 nm的超薄氧掺杂g-C3N4纳米片；超薄氧掺杂g-C3N4纳米片（200 mg L-1）对刚果红（20 mg L-1）在120 min内可实现83%的降解，具有良好的光催化性能；与原始g-C3N4相比，超薄氧掺杂g-C3N4纳米片更有利于催化活性位点的暴露与光生载流子的分离传输，从而具有更好的光催化性能。     

OMC/g-C_3N_4复合材料可见光催化2,4-氯酚的研究

将有序介孔碳材料(OMC)按照一定的质量比例(0.01、0.02、0.04、0.08)加入石墨型氮化碳材料(g-C3N4)再低温煅烧获得了介孔碳/石墨型氮化碳复合材料(OMC/g-C3N4)。可见光下光催化降解2,4-氯酚的实验结果表明,有序介孔碳材料提高了复合材料的吸附和光催化性能,去除吸附作用后,样品0.04-OMC/g-C3N4的光催化效率为纯氮化碳的3.68倍。降解产物的气相色谱-质谱分析结果表明2,4-氯酚的降解主要是被羟基自由基脱氯和甲基化成其他中间后再被逐步分解完全矿化,Langmuir-Hinshelwood模型分析结果表明其光催化降解过程符合为一级反应动力学。     

加热温度对尿素水溶液制备类石墨相氮化碳的影响及其机理EI北大核心CSCD

石墨相氮化碳（g-C3N4）由于其优异的化学稳定性和独特的电子能带结构被认为是一种廉价且极具潜力的光催化剂,然而传统方法制备的g-C3N4存在比表面积小、光生电子–空穴复合严重及剥离效率低等问题。采用尿素溶于一定量的水中,通过控制一定的升温速率及加热温度制备性能优异的g-C3N4。结果表明,在水中450~500℃裂解尿素可获得疏松多孔、类石墨相的g-C3N4纳米片,在500℃时获得的g-C3N4具有较多的纳米孔隙及较大的比表面积;550℃时孔隙消失,且g-C3N4的带隙能随着加热温度升高逐渐降低。光催化结果表明,随水中裂解尿素温度升高,制备的g-C3N4在可见光下对罗丹明B的降解率先增大后减小,500℃时降解率最高,达到75.5%,且明显好于500℃时直接加热尿素制备g-C3N4的降解率（24.1%）。多孔、少层且高比表面积的类石墨烯微观结构是500℃下获得多孔g-C3N4样品较高的光催化活性的主要原因,h＋和·O2–是参与降解反应的主要活性基团。     

新型非金属光催化剂——石墨型氮化碳的研究进展

石墨型氮化碳（g-C3N4）聚合物是一种具有合适禁带宽度（2.7eV）的新型非金属有机半导体光催化剂,它具有良好的热稳定性和化学稳定性。本文介绍了石墨型氮化碳的结构、理化性质和合成方法,重点阐述了进一步提高石墨型氮化碳光催化活性的方法,包括形貌调控、掺杂改性、共聚合改性和硫介质调控。并论述了石墨型氮化碳在可见光下催化分解水和降解有机污染物方面的应用现状。最后指出进一步探索和优化石墨型氮化碳的合成及改性方法,提高其光催化性能依然是g-C3N4在光催化领域应用的研究重点。     

新型g-C3N4/CuS复合材料的制备及光催化研究

一步水热法合成CuS修饰的石墨相氮化碳(g-C3N4/CuS)复合光催化剂,通过FE-SEM、XRD、FTIR、UV-Vis-DRS等手段对其进行了表征,利用Cr(VI)溶液考察了g-C3N4/CuS在可见光下的光催化还原性能.实验结果表明,g-C3N4/CuS复合光催化剂的光催化活性明显优于单一的g-C3N4和CuS.可见光照射下,180 min内Cr(VI)的去除率可达70％以上.CuS的引入不仅扩宽了g-C3N4的可见光吸收范围,而且降低了g-C3N4光生电子和空穴的复合率,从而显著提高g-C3N4的光催化活性.该复合材料的催化活性受溶液的pH值影响较大,酸性条件下更有利于光催化反应的进行;共存低浓度腐殖酸对Cr(VI)的去除没有显著影响.g-C3N4/CuS具有良好的可见光催化活性,可用于废水中Cr(VI)的光催化还原去除.     

热聚合法制备Fe/g-C3N4及其性能研究

采用热聚合法制备不同煅烧时间的铁掺杂改性石墨相氮化碳(Fe/g-C3N4)催化剂,通过XRD、UV-vis DRS、PL等对其表征分析。结果表明,4 h Fe/g-C3N4在光催化-类芬顿反应中具有最佳活性,30 min对MB的降解率高达93.29%。     

Co3O4/g-C3N4复合光催化剂降解罗丹明B的研究

为提高石墨相氮化碳(g-C3N4)的光催化性能,采用3D花状ZIF-Co与g-C3N4混合热处理的方法制备了3D花状Co3O4/g-C3N4复合光催化剂,并将其用于光催化降解罗丹明B模拟染料废水。结果表明:当ZIF-Co与g-C3N4的质量比为5%时,制备的Co3O4/g-C3N4的光催化性能最佳,在可见光下照射30 min,其对罗丹明B的降解率可达90%以上,且该催化剂的重复稳定性好。在降解罗丹明B的过程中活性基团的作用顺序为·O2->h+>·OH。     

Enhanced performance of g-C3N4/TiO2 photocatalysts for degradation of organic pollutants under visible light☆

Photocatalytic degradation is one of the most promising remediation technologies in terms of advanced oxida-tion processes (AOPs) for water treatment. In this study, novel graphitic carbon nitride/titanium dioxide (g-C3N4/TiO2) composites were synthesized by a facile sonication method. The physicochemical properties of the photocatalyst with different mass ratios of g-C3N4 to TiO2 were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscopy (TEM), N2 sorption, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and UV–vis DRS. The photocatalytic performances were evaluated by degradation of methylene blue. It was found that g-C3N4/TiO2 with a mass ratio of 1.5:1 exhib-ited the best degradation performance. Under UV, the degradation rate of g-C3N4/TiO2 was 6.92 and 2.65 times higher than g-C3N4 and TiO2, respectively. While under visible light, the enhancement factors became 9.27 (to g-C3N4) and 7.03 (to TiO2). The improved photocatalytic activity was ascribed to the interfacial charge transfer between g-C3N4 and TiO2. This work suggests that hybridization can produce promising solar materials for envi-ronmental remediation.     

掺杂石墨相氮化碳高通量芳香聚酰胺超滤膜制备

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为膜材料,石墨相氮化碳(g-C3N4)为添加剂,通过相转化法制备了PMIA/g-C3N4超滤膜。分别探讨了不同添加量的g-C3N4对超滤膜的水通量、分子截留性能等影响。结果表明,与不含gC3N4的超滤膜相比,改性后的超滤膜的结构和性能发生了显著变化,添加一定比例的g-C3N4纳米粒子可以有效增加膜的通量和亲水性,但过量的添加会影响膜的分离性能。研究发现,当添加的g-C3N4的量相对于PMIA的质量分数为5%时,膜的整体性能最佳,此添加量的膜的纯水通量达到了542 L/(m^2·h),截留分子量Mm为133.3×10^3,表面纯水接触角为48.36°,孔隙率为67.10%,裂解温度为360℃。     

吸附聚硫化物的高性能g-C_3N_4/大孔碳复合材料及其在锂硫电池中的应用

为提高碳材料对聚硫化物的吸附能力,将三聚氰胺-二甲亚砜(DMSO)混合溶液真空灌注至大孔碳(MPC)孔道,并通过干燥和煅烧,在MPC孔道内壁均匀担载氮化碳(g-C_3N_4),得到复合材料g-C_3N_4/MPC。研究表明,g-C_3N_4/MPC中由于g-C_3N_4和MPC的协同作用,强化了聚硫化物的吸附,有效抑制了聚硫化物穿梭,改善了以其为载硫材料的锂硫电池循环性能。另外,MPC和三聚氰胺的较佳质量比为1:1,所得g-C_3N_4/MPC具有良好的聚硫化物穿梭抑制效果,而且硫电极的导电性也得到有效改善,所制备的电池表现出优异的循环性能和倍率放电性能。     

K+掺杂g-C3N4污泥基复合材料的制备及其光催化性能

以水性油墨废水絮凝污泥、三聚氰胺和碳酸钾为原料，采用煅烧法制备了钾掺杂石墨相氮化碳（g-C3N4）污泥基复合光催化吸附剂（AC/K-CN），并利用X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射（UV-vis DRS）、傅里叶变换红外（FTIR）光谱、X射线光电子能谱（XPS）、比表面积（BET）、扫描电镜（SEM）和荧光（PL）光谱等对复合材料的晶体结构、形貌和光电性能等进行了表征，同时将复合材料在可见光照射下应用于光催化降解阳离子蓝X-GRRL，进行光催化性能评价。结果表明，AC/K-CN复合催化剂对阳离子蓝X-GRRL的光催化活性明显高于纯g-C3N4或AC，这归因于复合材料的有效电子-空穴分离。与纯g-C3N4和AC相比，AC/K-CN复合催化剂在模拟日光下对质量浓度为20 mg/L的阳离子蓝X-GRRL的脱色率分别提高了43.17%和46.76%。     

银复合对石墨型氮化碳结构及光催化性能的影响

为了提高石墨型氮化碳(g-C_3N_4)的可见光催化性能,利用水热合成,通过片状g-C_3N_4自组装法制备了银复合的石墨型氮化碳材料,研究了不同硝酸银加入量对Ag/g-C_3N_4复合材料的结构与光催化性能的影响。采用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计、X射线衍射光谱(XRD)、红外傅立叶变换光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构与性能进行表征。结果表明:所得复合材料由于g-C_3N_4自组装行为而形成球状结构,其球形的直径随着硝酸银加入量的增加而减小;与g-C_3N_4相比,复合材料具有高的催化性能,可能由于其银的均匀复合以及所形成的3维结构;而Ag(60)/g-C_3N_4表现出最高的催化活性,原因在于银离子浓度对制备的复合催化剂的光学性质、能带及结构的影响。     

g-C3N4/CQDs光催化材料的制备及性能

采用高温热解法制备了石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与碳量子点(CQDs)进行水热复合,得到g-C_3N_4/CQDs复合光催化剂。采用SEM、TEM、FTIR、XRD、UV-Vis/DRS、XPS、N2吸附-脱附等温线手段对制备的复合光催化剂进行了表征,以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/CQDs的可见光催化活性及稳定性。结果表明:与g-C_3N_4相比,g-C_3N_4/CQDs对可见光吸收强度增加,同时其吸收波长向可见光区发生红移;当CQDs含量为1.5%(以g-C_3N_4质量为基准)时,所得g-C_3N_4/CQDs光催化材料的催化活性最佳,其对Rh B的光催化降解率是54.5%,是g-C_3N_4光催化降解率的1.38倍,化学反应动力学拟合相关系数R2=0.9982。且g-C_3N_4/CQDs循环使用3次后,其催化降解率仍保持在50%以上。光催化机理研究表明,空穴(h+)、超氧阴离子自由基(·O2–)、过氧化氢分子(H2O2)和羟基自由基(·OH)都是光催化过程中的主要活性物种,四者氧化作用大小依次为:h+·O2– H2O2·OH。     

PCN/CoPc异质结高效界面电荷转移活化PMS降解四环素

提高可见光利用率和抑制光生载流子的快速复合是石墨相氮化碳（g-C3N4）高效活化过一硫酸盐（PMS）降解污染物的一大挑战。通过磷掺杂g-C3N4纳米片（PCN）增强与酞菁钴（CoPc）之间的界面相互作用,以达到高效活化PMS降解四环素（TC）的目的。将尿素和次亚磷酸钠通过高温磷化工艺制备PCN,继而与CoPc在马弗炉中煅烧构建异质结。结果表明：异质结的构建不仅使光的吸收边缘增宽至可见光区,还使50 mL的溶液在经过40 min后,20 mg的最优催化剂可以活化30 mg的PMS对TC( 10 mg/L)的降解率到达98.8%,降解速率为0.087 min-1。这是由于PCN与CoPc界面处的异质结势垒加速光生载流子的分离。同时强界面相互作用为电子转移提供通道,使O2还原生成大量的?O2?自由基,并活化PMS产生?SO4-自由基和?OH自由基来降解TC。     

Porous graphitic carbon nitride synthesized via direct polymerization of urea for efficient sunlight-driven photocatalytic hydrogen production

Energy captured directly from sunlight provides an attractive approach towards fulfilling the need for green energy resources on the terawatt scale with minimal environmental impact. Collecting and storing solar energy into fuel through photocatalyzed water splitting to generate hydrogen in a cost-effective way is desirable. To achieve this goal, low cost and environmentally benign urea was used to synthesize the metal-free photocatalyst graphitic carbon nitride (g-C(3)N(4)). A porous structure is achieved via one-step polymerization of the single precursor. The porous structure with increased BET surface area and pore volume shows a much higher hydrogen production rate under simulated sunlight irradiation than thiourea-derived and dicyanamide-derived g-C(3)N(4). The presence of an oxygen atom is presumed to play a key role in adjusting the textural properties. Further improvement of the photocatalytic function can be expected with after-treatment due to its rich chemistry in functionalization.