g-C3N4/BiOBr异质结对罗丹明B可见光催化活性研究

采用硝酸剥离的二维g-C_3N_4纳米片为基材,通过分散掺杂溴化钾(KBr)和五水合硝酸铋(Bi(NO_3)_3·5H_2O),构建了花状的g-C_3N_4/BiOBr异质结,采用x射线衍射、场发射扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱等研究了制备的复合光催化剂的微观结构和形态特征。该异质结对罗丹明B为代表的一系列偶氮类化合物产生光催化降解性能。良好的结果可归结于异质结的形成可以充分捕获催化剂表面的光激化电子,同时提高了光生载流电子的转移和分离效率,催化性能,稳定性以及降解率等。     

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%。     

镍卟啉敏化g-C3N4复合催化剂的合成及性能研究

以5, 10, 15, 20-四-(4-羧基亚甲氧基)苯基镍卟啉(NiTCMOPP)和类石墨氮化碳(g-C_3N_4)为原料,通过水热法制备得到了NiTCMOPP/g-C_3N_4复合材料。研究了g-C_3N_4及Ni TCMOPP/g-C_3N_4复合物对NaBH_4水解制H_2效率的影响。结果表明,在室温时,NiTCMOPP/g-C_3N_4复合催化剂显示了较高的平均产H_2效率为25mL·min~(-1)/g(g-C_3N_4)。基于透射电子显微镜(TEM),紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和荧光(PL)光谱说明NiTCMOPP/g-C_3N_4复合催化剂具有较高的光催化活性主要原因是,Ni TCMOPP敏化剂,不仅可以提高g-C_3N_4对可见光的高效捕获,而且可以促进电子从激发态的Ni TCMOPP到g-C_3N_4的高效转移,大大降低光生载流子的复合速率。     

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。     

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。     

磁性可见光催化剂Ce-BiVO_4/Fe_3O_4的制备及性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O、NH_4VO_3和Ce(NO_3)_3·6H_2O为原料,Fe_3O_4为磁基质,通过水热-超声辅助原位法合成了CeBiVO_4/Fe_3O_4复合光催化剂,利用XRD、UV-Vis-DRS、FT-IR等对催化剂进行了结构表征;以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,利用单因素变量法考察了催化剂反应条件对光催化性能的影响。结果表明,催化剂中BiVO_4以单斜晶相和四方晶相混合存在,稀土Ce的掺杂拓宽了BiVO4的光谱响应范围并增强了其可见光吸收能力,在Ce-BiVO_4/Fe_3O_4催化剂的质量浓度为1. 5 g/L、反应体系pH=7和可见光下反应90 min的条件下,对25 mg/L的MB降解率达97. 3%。该催化剂重复使用3次后,对MB的降解率仍可达80%以上;该催化剂对其他3种染料也表现出良好的降解能力。     

碱土金属铁酸盐/g-C_3N_4复合材料的制备及吸光性能研究

采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备了碱土金属尖晶石铁酸盐MFe_2O_4(M=Mg、Ca、Ba),并通过超声混合并研磨的方法将其与石墨相氮化碳(g-C_3N_4)复合,制备MFe_2O_4/C_3N_4复合材料,并对样品进行了X-射线粉末衍射(XRD)、红外吸收光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM),紫外-可见漫反射等表征。结果表明,所制备的复合材料呈尖晶石结构,MFe_2O_4与C_3N_4有效复合,与单一的g-C_3N_4相比较,所制备MFe_2O_4/C_3N_4复合材料对可见光的吸收性能得到了很大提高,有望作为高活性的可见光催化剂。     

g-C3N4/TiO2复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用高温煅烧法制备了类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与TiO_2(P25)复合得到g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂。采用XRD、FT-IR、UV-Vis/DRS、SEM等方法对制备的复合光催化剂进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/TiO_2的可见光催化活性。结果表明:通过复合,g-C_3N_4/TiO_2的吸收波长向可见光区域移动;当gC_3N_4与TiO_2复合质量比为4∶1时,所得到的g-C_3N_4/TiO_2(4∶1)复合光催化剂的催化活性最佳,其对MB的可见光催化活性是g-C_3N_4的2.74倍。     

BiOCl/g-C_3N_4异质结催化剂可见光催化还原CO_2

以KCl、Bi(NO3)3和类石墨氮化碳(g-C_3N_4)为前体,采用水热法成功制备了Bi OCl/g-C_3N_4异质结光催化剂,并进行可见光催化还原CO_2,考察了催化剂的活性及稳定性,同时研究BiOCl:g-C_3N_4(摩尔比)、催化剂用量和光照强度对光催化还原CO_2的影响。结果表明,在水蒸气的存在下,Bi OCl/g-C_3N_4较纯BiOCl和g-C_3N_4具有更高的光催化还原CO_2活性,在催化剂用量为0.1 g,光照强度为2.413×10-6 einstein·min-1·cm-2,Bi OCl:g-C_3N_4摩尔比为1:1的异质结催化剂显示了最高的光催化还原CO_2活性,且可见光催化剂在5次套用实验后其活性基本不变。基于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积测试(BET)和紫外-可见(UV-vis)吸收光谱表征,可以推断Bi OCl和g-C_3N_4之间形成的p-n结能有效分离光生电子和空穴,是增强光催化剂活性的主要原因。     

Nd-Er/ZnO-TiO_2光催化剂对2,4-DCP的光催化降解研究

以六水合硝酸锌[Zn(NO_3)_2·(H_2O)_6]、六水合硝酸钕[Nd(NO_3)_3·6H_2O]和五水合硝酸铒[Er(NO_3)_3·5H_2O]为掺杂改性材料,采用溶胶-凝胶法制备锐钛矿型Nd-Er/ZnO-TiO_2复合光催化材料。利用XRD、BET、SEM、UV-Vis对所制光催化材料进行表征。以2,4-DCP为目标降解物,在高压汞灯与长弧氙灯照射下,验证所制复合光催化材料的光催化活性。光催化剂1%Nd-1%Er/5%ZnO-Ti O_2光催化效能最高。在紫外光下照射2 h,对2,4-DCP降解率为94.26%;在可见光下照射6 h,对2,4-DCP降解率为64.7%。     

BiIO4/Bi2WO6复合光催化剂及可见光催化活性研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O、Na_2W_4·2H_2O和I_2O_5为原料,使用水热法合成复合催化剂Bi IO_4/Bi_2WO_6。用甲基橙作为污染物并以250 W金卤灯模拟太阳光光源,研究复合催化剂的催化性能,结果表明复合催化剂较纯的钨酸铋和碘酸铋催化降解甲基橙的性能有所提高,可达93.66%。同时利用固体紫外-可见漫反射测试(UV-vis DRS)、X射线光电子能谱(XPS),对合成样品进行表征,研究所得Bi IO_4/Bi_2WO_6的结构和性能。     

g-C3N4/Bi2O3复合材料的制备及其光催化降解性能的研究

采用固相合成法成功制备了g-C_3N_4/Bi_2O_3复合光催化剂。利用场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究该复合材料的形貌和晶体结构。紫外可见漫反射结果表明,与g-C_3N_4和Bi_2O_3相比,g-C_3N_4/Bi_2O_3半导体的能带间隙变小,可以拓宽光谱响应范围,同时提高复合物中光生载流子的分离和迁移效率。复合材料的光催化降解反应速率常数比g-C_3N_4和Bi_2O_3分别提高了2. 1和3. 9倍,光生电子-空穴对的复合得到有效的抑制。     

α-Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化剂的制备及性能研究

以硫脲和硝酸铁为原料,采用热聚合法制备了一系列不同铁含量复合多孔石墨相氮化碳可见光响应催化剂。采用X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)、紫外-可见漫反射(DRS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等分析方法对催化剂进行了表征。结果表明,g-C_3N_4和α-Fe_2O_3/g-C_3N_4催化剂样品均呈现多孔结构,且相比纯g-C_3N_4,α-Fe_2O_3/g-C_3N_4可见光吸收性能明显增强。光催化性能实验表明,当α-Fe_2O_3复合量为1%时,制备的催化剂性能最高,反应240 min亚甲基蓝降解率高达99.8%。     

Bi_4Ti_3O_(12)/g-C_3N_4复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用机械混合/热处理的方法制备了具有异质结结构的Bi_4Ti_3O_(12)/g-C_3N_4复合光催化剂,利用XRD、SEM及UVVis对所制备的复合光催化剂的结构与形貌进行了表征。结果表明,复合光催化剂中形成了异质结构,其禁带宽度减小,吸收带边红移,可见光吸收增加。以Rh B为目标污染物评价复合光催化剂的活性,考察了不同g-C_3N_4复合量对光催化剂反应活性的影响。结果表明,异质结型复合光催化剂的光催化活性明显优于单相Bi_4Ti_3O_(12);当g-C_3N_4的质量分数为20%时,其光催化性能最佳(90 min达92. 8%),其表观反应常数为单相Bi_4Ti_3O_(12)的4倍。复合光催化剂光催化活性提高的原因是Bi_4Ti_3O_(12)与g-C_3N_4之间形成了异质结,显著降低了光生电子和空穴的复合几率。外加捕获剂的实验结果表明,复合光催化剂的主要活性基团为空穴(h+)与超氧自由基(·O2-)。     

g-C_3N_4/MgAl-LDH异质结的构建及其光催化产氢性能研究

本论文提出通过原位一步水热法,以g-C_3N_4纳米片为模板,Mg(NO_3)_2和Al(NO_3)_3为前驱体制备得到g-C_3N_4/Mg Al-LDH复合异质结材料,并对其光催化分解水产氢性能进行评价。结果显示,异质结的构建为光生载流子的迁移和分离提供更多的高速通道。因此复合异质结样品在光催化产氢反应中表现出优异性能。其中CN/MgAl1.0复合样品表现出最佳的产氢活性,产氢速率达513.2μmol·g~(-1)·h~(-1),是单纯g-C_3N_4样品的8.8倍。     

g-C_3N_4/BiFeO_3复合可见光催化剂的制备及其光催化性能

采用微波溶剂热法和简单的固相热分解反应成功制备了g-C_3N_4/BiFeO_3/BiFeO_3复合可见光催化剂,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等技术对所制备的催化剂进行了表征。结果显示,复合可见光催化剂保持BiFeO_3的钙钛矿结构,g-C_3N_4/BiFeO_3只是复合在BiFeO_3的表面,没有改变BiFeO_3的晶体结构;UV-Vis DRS测试显示,g-C_3N_4/BiFeO_3/BiFeO_3的吸收带边发生了红移,可见光吸收能力得到提升。g-C_3N_4/BiFeO_3和BiFeO_3形成的异质结结构,很好地抑制了光生电子-空穴对的复合率;以罗丹明B为目标降解物,研究了催化剂的可见光催化性能。结果表明,g-C_3N_4/BiFeO_3和BiFeO_3的复合可以显著地提高催化剂的可见光催化活性;在g-C_3N_4/BiFeO_3的掺入量为15%时,g-C_3N_4/BiFeO_3/BiFeO_3对罗丹明B的可见光催化降解率可以达到93.62%。     

MoS_2/g-C_3N_4复合光催化剂催化降解H_2S的研究

采用热处理法合成了g-C_3N_4,通过光照沉积法将MoS_2原位沉积到g-C_3N_4表面的活性位点,制备了MoS_2/g-C_3N_4复合光催化剂,采用XRD、XPS和BET对MoS_2/g-C_3N_4复合光催化剂的结构进行了表征：MoS_2负载到g-C_3N_4表面,且未改变g-C_3N_4的晶体结构,同时具有较大的比表面积。考察了MoS_2负载量、光催化剂的用量及光源强度对光催化降解H_2S性能的影响,当氙灯的功率为300W、光催化剂的用量为20 mg以及MoS_2的负载量为3%时,MoS_2/g-C_3N_4光催化降解H_2S制取H_2的活性最高,产氢速率最高可达到3 205μmol/(h·g),是纯g-C_3N_4光催化反应产氢速率的3.1倍,且表现出较好的光催化稳定性。     

BiVO4/MIL-100(Fe)复合材料光催化降解结晶紫

以NH_4VO_3、Bi(NO_3)_3·5H_2O、均苯三酸、Fe(NO_3)_3·9H_2O为主要原料,采用一锅水热法制备了BiVO_4/MIL-100(Fe)复合材料,用XRD、SEM、N_2吸附-脱附、UV-VisDRS及PL对复合材料的结构、形貌、比表面积及光学性能进行了表征。XRD显示具有较大比表面积的复合材料中BiVO_4为单斜相、四方相的混晶结构,其对可见光的吸收强度高于MIL-100(Fe),吸收光后产生的光生电子、空穴的复合率较低。可见光条件下,不同材料对结晶紫的光催化降解实验中,m(BiVO_4)∶m[MIL-100(Fe)]=1∶3配比的BiVO_4/3MIL-100(Fe)的光催化活性最佳。实验结果表明:光照射50 min,30 mg BiVO_4/3MIL-100(Fe)对30 mL质量浓度30 mg/L结晶紫的降解率为98.7%,主要光催化活性基团是h+。此外,日光下该材料对结晶紫、罗丹明B、亚甲基蓝也有较强的光降解能力。     

g-C3N4/ZnCo2O4微球的制备及其光催化降解四环素

以ZnCo_2O_4微球材料为基础材料,采用溶液分散吸附和100℃恒温12h的方法制备了g-C_3N_4负载的ZnCo_2O_4复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光电子能谱(XPS)和固体紫外漫反射(UV-DRS)技术对其进行了表征。考察了g-C_3N_4/ZnCo_2O_4复合材料对四环素的光催化降解能力。结果表明,ZnCo_2O_4与g-C_3N_4之间形成异质结结构,禁带宽度值为1.73 eV。在可见光照射下,ZnCo_2O_4的光生电子(e-)被异质结处的C_3N_4的离域π键所捕获,有效促进了ZnCo_2O_4的光生电子(e-)和光生空穴(h+)分离,ZnCo_2O_4的光生空穴是光催化降解四环素水溶液的主要因素。在可见光照射下,初始质量浓度为10mg/L的四环素水溶液(C_(22)H_(24)N_2O_8)降解率最高可达90.02%。     

Bi_(1-x)La_xFeO_3粉体的水热法制备与表征

以Bi(NO_3)_3·5H_2O、Fe(NO_3)_3·9H_2O、La(NO_3)_3·6H_2O和KOH为原料,NH_3·H_2O为沉淀剂,采用水热法制备Bi_(1-x)La_xFeO_3粉体,借助XRD和SEM研究了掺杂对晶体结构和产物形貌的影响。结果表明:200℃和220℃保温4h的条件下成功制备出了掺杂La的Bi_(0.95)La_(0.05)FeO_3粉体;La掺杂量x=0-0.07时,Bi_(1-x)La_xFeO_3粉体晶粒由150 nm的球形逐渐变为1.6μm的立方体状。