g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料光催化活性提升路径研究

由于g-C_3N_4存在着表面积小、光生载流子复合严重等问题,限制了光催化材料的光催化活性,故以g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料为实验对象,提出g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料光催化活性提升路径研究。选取适当的实验试剂与仪器,并对试剂进行一定的处理,制备g-C_3N_4纳米片、TiO_2纳米片与g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料,设置水分解实验步骤。在不同三聚氰胺/TiO_2质量比、高温煅烧温度与高温煅烧时间条件下,制备g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料,并进行水分解实验。结果表明,当制备条件为三聚氰胺/TiO_2质量比为4∶1,高温煅烧温度为550℃,高温煅烧时间为5 h时,g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料水分解氢气量最大,即光催化活性最佳。     

窄带隙半导体耦合Bi_2S_3/g-C_3N_4催化剂制备及光催化性能

利用原位生成法,制备了Bi_2S_3含量可调的Bi_2S_3/g-C_3N_4复合材料。通过X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、光致发光光谱(PL)、时间分辨荧光衰减光谱等手段对制备的光催化剂物相、形貌、结构和性能进行表征分析。可见光照射下,以罗丹明B(Rh B)为降解模型评价Bi_2S_3/g-C_3N_4复合材料的催化性能。结果表明:Bi_2S_3沉积在g-C_3N_4表面,显著增强g-C_3N_4的可见光催化性能,并随着Bi_2S_3含量不同,复合光催化剂Bi_2S_3/g-C_3N_4的催化性能发生变化,其中Bi_2S_3质量分数为5%时表现出最佳的可见光催化活性。利用捕获剂、NBT转化确定h+是主要的活性物种,O_2~-·是次要活性物种。对Bi_2S_3/g-C_3N_4光催化活性增强机理进行研究,Bi_2S_3的加入显著增强g-C_3N_4对可见光的吸收,并与g-C_3N_4之间形成异质结,促进光生电子空穴的有效分离,延长载流子寿命,显著增强g-C_3N_4光催化性能。     

不同前驱体制备g-C_3N_4光催化性能及稳定性

分别以硫脲、二氰二胺、三聚氰胺和尿素为前驱体,550℃条件下热聚合法合成了g-C_3N_4,样品经扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)、N_2吸附、元素分析等一系列方法进行了表征,可见光条件下降解亚甲基蓝来评价g-C_3N_4的光催化性能。结果表明,以尿素为前驱体合成的g-C_3N_4有着最佳的光学吸收特性、最大的比表面积和最高的C/N摩尔分数,且其显示了最佳的光催化活性,4种前驱体合成的g-C_3N_4均有着较好的稳定性。     

不同前驱体制备g-C_3N_4光催化性能及稳定性

分别以硫脲、二氰二胺、三聚氰胺和尿素为前驱体,550℃条件下热聚合法合成了g-C_3N_4,样品经扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)、N_2吸附、元素分析等一系列方法进行了表征,可见光条件下降解亚甲基蓝来评价g-C_3N_4的光催化性能。结果表明,以尿素为前驱体合成的g-C_3N_4有着最佳的光学吸收特性、最大的比表面积和最高的C/N摩尔分数,且其显示了最佳的光催化活性,4种前驱体合成的g-C_3N_4均有着较好的稳定性。     

g-C_3N_4/ZnO复合材料的制备、表征及可见光催化性能

以一步法原位合成了g-C_3N_4/ZnO异质结复合材料,评价其在可见光下降解亚甲基蓝(MB)的光催化活性,并探讨了g-C_3N_4/ZnO的光催化机制。运用XRD、FTIR、SEM和UV-Vis DRS对所合成的复合材料进行表征。结果表明,经复合后g-C_3N_4和ZnO紧密结合,构建了异质结,提高了光生电子空穴的分离效率,并且在可见光区表现出较强的光响应性;当g-C_3N_4的质量分数为19%时,复合材料g-C_3N_4/ZnO降解MB的反应速率常数为0.020 6 min-1,是纯g-C_3N_4的3.8倍。催化剂重复使用5次,仍保持较高的光催化活性。     

TiO_2/g-C_3N_4的制备及光催化降解偏二甲肼废水

以钛酸丁酯为钛源采用水热合成法制备不同复合比的TiO_2/g-C3N4材料,借助XRD、FT-IR、TEM、UV-Vis DRS和PL对材料进行表征,并在可见光下进行偏二甲肼(UDMH)废水降解实验。考察了催化剂浓度、pH、UDMH初始浓度对降解效果的影响。结果表明,TiO_2/g-C3N4材料晶型结构完整,TiO_2以纳米颗粒形态在g-C3N4片层上均匀分布,拓展了可见光吸收范围,提升了对光生空穴-电子的分离能力。TiO_2与g-C3N4质量比为10%时,TiO_2/gC3N4光催化活性最佳,反应120 min对UDMH的降解率达到96.49%,相比g-C3N4提高了49.46%。     

G-C_3N_4/CeO_2光催化剂的制备及其还原CO_2的性能研究

环境和能源问题是人类在21世纪面临的两个重大问题。利用有效的光催化剂将CO_2催化转化为碳氢燃料既有利于改善环境,又可以缓解能源问题。将类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与氧化铈(Ce O2)复合形成异质结复合材料作为光催化剂。利用XRD、TEM、FT-IR、DRS、光致发光等手段对制备的光催化剂进行表征,表征结果表明中空氧化铈纳米球分布在g-C_3N_4表面,引进氧化铈增强g-C_3N_4的光学性能;在可见光条件下进行光催化还原CO_2的实验,光催化结果表明,氧化铈的引进提高了g-C_3N_4的光催化效率。     

g-C_3N_4-RGO-TiO_2光催化还原U(Ⅵ)的实验研究

以尿素为氮源、TiO_2为钛源,引入还原氧化石墨烯,采用超声合成法制备了氮化碳-还原氧化石墨烯-二氧化钛(g-C_3N_4-RGO-TiO_2)三元异质Z型光催化剂,在可见光照射下光催化还原低浓度含铀水溶液。结果表明,当pH=6,催化剂浓度为0.2 g/L,光照强度为600 W时,铀的光催化还原率最高达到99%。U(Ⅵ)被还原为U(Ⅳ),除了光生电子(e^-)的还原作用外,还原基团CO_2-)的还原作用外,还原基团CO_2^-·也参与U(Ⅵ)的还原。     

g-C_3N_4/TiO_2光催化剂的制备及其性能研究

以三聚氰胺和工业偏钛酸为原料,制备g-C_3N_4/Ti O_2复合催化剂,以NOx为目标反应物,评价LED光照下,工业偏钛酸与三聚氰胺质量比、锻烧时间和锻烧温度对该复合物光催化性能的影响。用X射线衍射(XRD)、N_2-物理吸附(N_2-BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)和荧光光谱等对催化剂进行结构表征。结果表明:制备的g-C_3N_4/Ti O_2复合物禁带宽度降低到2.42 e V,在紫外和可见光范围均表现较强的吸收,比表面积增大,光生电子和空穴复合率降低,且当锻烧温度为500℃、锻烧时间为1.0 h、偏钛酸与三聚氰胺的质量比为1∶2时,复合催化剂的可见光活性最高,30 min内对NOx的去除率为51.30%,比纯g-C_3N_4提高21.72%。     

g-C_3N_4-Ag_3PO_4/Fe_3O_4磁性光催化剂的制备及性能研究

以光催化降解罗丹明B为探针,考察了反应条件对催化剂性能的影响,并通过XRD、FTIR和UV-Vis-DRS对部分催化剂的结构和光吸收性能进行了表征。结果表明,该催化剂中g-C_3N_4呈现出类石墨层状结构,Ag_3PO_4为立方晶相,Fe_3O_4为立方尖晶石型,Ag_3PO_4对g-C_3N_4的复合拓宽了其光谱响应范围,g-C_3N_4、Ag_3PO_4和Fe_3O_4通过分子间作用力复合。光催化降解实验表明,在g-C_3N_4-Ag_3PO_4/Fe_3O_4投加量为0.83 g/L,反应体系pH=7及可见光下反应105 min的条件下,该催化剂对5 mg/L的罗丹明B的降解率高达98.81%。此外,该催化剂还对其它3种染料也表现出良好的光催化降解能力,并且该催化剂可通过磁分离回收,回用稳定性较好。     

g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料制备及研究进展

概述了g-C_3N_4/TiO_2复合材料的制备方法,给出了g-C_3N_4的晶体结构和分子结构,介绍了g-C_3N_4/TiO_2为基的三种类型催化剂的可见光催化机理,总结了g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料的应用。     

g-C_3N_4/BiVO_4复合光催化剂的制备与光催化性能研究

通过原位复合的方法制备不同配比的g-C3N4/BiVO4复合光催化剂,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)和N2吸附-脱附对所制备的材料进行表征。并通过光催化降解有机染料罗丹明B对其光催化活性进行测试。结果表明,部分g-C3N4附着在BiVO4表面,g-C3N4/BiVO4复合光催化剂比纯的BiVO4光催化效果要好,并且确定了最佳复合比例,同时对复合光催化剂性能提高的机理进行了讨论。     

Ag/g-C_3N_4/ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能

合成了一种新型的三项的异质结光催化剂Ag/g-C_3N_4/ZnO,银离子在光照下沉积在g-C_3N_4/ZnO的异质结上,通过Ag的表面离子共振,不仅提高了可见光的吸收,同时也作为一种很好的电子受体促进光生电子的转移。在g-C3N4和ZnO的界面,光生电子从g-C3N4的导带转移到ZnO的导带上,阻止了光生电子空穴对的复合。因此三项异质结的Ag/g-C_3N_4/ZnO复合材料显示出了最高的光催化活性。     

Ag/g-C_3N_4/ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能

合成了一种新型的三项的异质结光催化剂Ag/g-C_3N_4/ZnO,银离子在光照下沉积在g-C_3N_4/ZnO的异质结上,通过Ag的表面离子共振,不仅提高了可见光的吸收,同时也作为一种很好的电子受体促进光生电子的转移。在g-C3N4和ZnO的界面,光生电子从g-C3N4的导带转移到ZnO的导带上,阻止了光生电子空穴对的复合。因此三项异质结的Ag/g-C_3N_4/ZnO复合材料显示出了最高的光催化活性。     

g-C_3N_4/TiO_2光催化涂料净化NO_x的研究

以g-C_3N_4/TiO_2复合材料、硅藻土、六偏磷酸钠、硅丙乳液为原料,制备了具有可见光催化性能的涂料。当催化剂(g)、硅藻土(g)、硅丙乳液(ml)的比例为7:3:10,分散剂六偏磷酸钠含量为催化剂和硅藻土含量的0.56%,30min内对NO_x气体降解率达到50.72%。用XRD、FTIR、UV-vis、DSC差热分析对涂膜进行了表征,结果表明,制备的光催化涂料的活性成分为g-C_3N_4和TiO_2,表现出较强的紫外、可见光吸收能力。     

稻草炭/g-C_3N_4的制备及其吸附性能研究

以稻草和尿素为原料,在300,550℃限氧热解制得稻草炭、g-C_3N_4,将g-C_3N_4负载于稻草炭表面,制得BC/g-C_3N_4,考察BC/g-C_3N_4投加量、p H值等对亚甲基蓝(MB)吸附效果的影响。结果表明,初始浓度为50 mg/L、p H值为11的MB溶液中,投加0. 16 g/L掺杂比为1∶3的BC/g-C_3N_4,反应2 h时,吸附率和吸附量分别为96. 72%和302. 25 mg/g。吸附过程包括表面吸附和颗粒内扩散,符合准二级动力学模型和Langmuir-Freundlich模型。热力学参数ΔG0<0、ΔH0> 0、ΔS0> 0,表明该吸附反应是自发进行的,且与温度呈正相关。