Fe~(3+)/g-C_3N_4光催化水制氢研究

g-C_3N_4是较为理想的非金属光催化剂之一,但其存在光生电子-空穴复合严重、光催化效率低下等缺点,严重影响了g-C_3N_4在光催化和能源领域内的应用,对其改性,提高光催化效率,就变得尤为迫切。通过高温法将混有Fe~(3+)的g-C_3N_4再次热处理制备Fe~(3+)/g-C_3N_4,并采用X射线衍射分析、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱等对其进行了表征,并以Fe~(3+)/g-C_3N_4为催化剂光解水制氢。结果发现,该法成功制取了Fe~(3+)/g-C_3N_4,其产氢效率较g-C_3N_4提高2倍,达到158.1μmol/(g·h),说明Fe~(3+)掺杂g-C_3N_4能有效地提高氮化碳光催化制氢能力,具有潜在的应用价值。     

Fe~(3+)/g-C_3N_4光催化降解罗丹明B研究

罗丹明B是一种具有致癌、致突变等作用的难降解的工业污染物,如何高效地降解罗丹明B具有很重要的现实意义。本研究通过模板法和高温法配合制备Fe~(3+)/g-C_3N_4,采用X射线衍射分析、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱等对其进行了表征,并以Fe~(3+)/g-C_3N_4为催化剂光催化降解罗丹明B。结果发现,该法成功制取了Fe~(3+)/g-C_3N_4,其对罗丹明B的降解效率较g-C_3N_4提高3.8倍,经过60min反应,98.3%罗丹明B被降解,说明Fe~(3+)/g-C_3N_4能有效地光催化降解罗丹明B,具有潜在的应用前景。     

g-C_3N_4-SnO_2复合材料的制备及可见光催化性能研究

文章中,采用两步法合成了g-C_3N_4-SnO_2复合物。首先,通过热缩聚三聚氰胺来合成g-C_3N_4,再利用水热法合成不同质量比的g-C_3N_4-SnO_2复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD),红外光谱(FT-IR),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)等手段对复合光催化剂进行表征。通过在可见光下检测降解亚甲基蓝(MB)水溶液来评估复合光催化剂的光催化活性。结果表明:复合光催化剂由SnO_2和g-C_3N_4组成,其在可见光区的吸收比纯SnO_2和g-C_3N_4有所提高。随着g-C_3N_4在复合物中含量的增多,光催化活性先增加后降低。其中g-C_3N_4含量为71.5%的复合物光催化活性最佳。其对MB的降解可达到34.4%。分别是纯g-C_3N_4和SnO_2的7.0和10.4倍。并且,通过对目标污染物亚甲基蓝的考察,研究了其光催化作用的机理。     

模板法合成g-C_3N_4光催化降解甲基橙研究

g-C_3N_4具有2.7 eV的禁带宽度、光能利用率高、对热和化学稳定性好、原料廉价易得,合成简单可靠等特点而被认为是较好的光催化剂之一,以g-C_3N_4为催化剂利用太阳能降解污染物对解决环境问题具有重要意义。本文以SBA-15为模板通过热分解制备g-C_3N_4,并采用X射线衍射分析、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱等对其进行了表征,并选用偶氮染料甲基橙为目标污染物来衡量g-C_3N_4降解有机物污染物的能力。结果发现,模板法能成功制备g-C_3N_4,使用经过4h光催化反应后,MO降解率可达到72%,说明该g-C_3N_4具有较强的降解有机物污染物能力,具有潜在的应用价值。     

硬模板法制备聚合物半导体氮化碳

聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C_3N_4),作为一种非金属可见光光催化剂,在太阳能转化和环境保护方面有着巨大的潜在应用。由于其具有高物理化学稳定性及独特的光捕获性能,可以直接将低密度的太阳能转化为高密度的化学能,或直接降解有机污染物,因此,g-C_3N_4制备和性能的研究引起了国内外研究人员的广泛关注。研究表明,用不同方法和化学工艺对氮化碳在结构上进行改进,可以获得新的理化性质,提高氮化碳的光催化效率,筛选出在特定反应下高效率的氮化碳结构。硬模板法制备g-C_3N_4纳米材料,可以有效地提高其表面积,促进光捕获和光生电子传递,进一步提高光催化效率。今对硬模板法制备氮化碳及研究现状进行了详细介绍,同时对g-C_3N_4光催化剂的发展趋势进行了展望。     

P掺杂氮化碳催化剂可见光降解亚甲基蓝废水

以磷酸氢二铵和三聚氰胺为原料,采用焙烧法合成P/g-C_3N_4复合光催化剂。使用红外光谱(FT-IR)、荧光光谱(PL)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等测试方法对催化剂的结构和光学特性进行表征。结果表明:合成的P/g-C_3N_4复合光催化剂具有类石墨相结构,对可见光的吸收比纯g-C_3N_4有所增加,其荧光发射强度有所降低。可见光照射下降解亚甲基蓝废水结果显示:照射180 min、7 wt%P/g-C_3N_4光催化剂对亚甲基蓝的降解率为15.3%,其反应速率常数为纯g-C_3N_4的1.7倍。P/g-C_3N_4复合光催化剂具有比纯g-C_3N_4更好的可见光催化降解性能。     

新型氮化碳纳米材料的制备与性能测试

类石墨氮化碳(g-C_3N_4)是一种新型的可见光光催化剂,但类石墨氮化碳g-C_3N_4本身有着的一些缺陷,直接造成其光催化效率低。为了消除这些缺陷的存在,提高其光催化效率。本文是将类石墨氮化碳(g-C_3N_4)进行加工处理得到厚度在50 nm左右的薄片,然后通过XRD、SEM和TEM等多种方法对该催化剂进行表征。并在可见光下对罗丹明B进行降解来判断其催化效率。     

碱土金属掺杂类石墨相氮化碳的可见光催化性能研究

采用热聚合法,以三聚氰胺为前驱体合成类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)光催化剂。并用同样的方法分别以掺入0. 5 wt%MgCl_2、CaCl_2、BaCl_2的三聚氰胺为前驱体合成M/g-C_3N_4(M=Mg、Ca、Ba)复合光催化剂。使用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)、扫描电子显微镜(SEM)等对所制备的光催化剂进行表征。在可见光照射下,通过光催化降解亚甲基蓝(MB)溶液研究碱土金属的掺杂对g-C_3N_4光催化活性的影响。研究表明,Mg、Ca、Ba等碱土金属的掺杂对g-C_3N_4的光催化活性分别提升了5. 09、3. 66、2. 19倍。     

g-C_3N_4光催化剂的制备及改性研究进展

作为一种可见光响应的半导体聚合物光催化剂,石墨相氮化碳(g-C_3N_4)在抑制环境污染和解决能源短缺方面具有广阔的应用前景。然而,传统方法合成的g-C_3N_4光催化剂比表面积小、禁带宽度大、光生电子-空穴易于复合,抑制了其光催化活性,需要对其进行改性来提高光催化能力。在介绍g-C_3N_4的制备方法的基础上,综述了g-C_3N_4在元素掺杂、构建有效晶面复合的异质结或纳米复合物及构建等离子体等光催化剂改性方面的研究进展。     

Mn掺杂g-C_3N_4的制备及其可见光催化研究

为研究可见光降解有机污染物以解决环境问题,以三聚氰胺为前驱体,采用热聚合法合成了类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)光催化剂,并用同样的方法以掺入一定质量比例MnSO_4的三聚氰胺为前驱体,合成了Mn/g-C_3N_4复合光催化剂,使用XRD、UV-Vis DRS、FT-IR、SEM等对制备的光催化剂进行了表征。通过可见光催化降解亚甲基蓝(MB)探究了Mn的掺杂量对光催化活性的影响。研究结果表明,0.5 wt%的Mn掺杂效果最好,降解效率可达28.18%。最后,探究了亚甲基蓝浓度、催化剂用量、反应温度、循环使用次数对复合光催化剂催化性能的影响。     

不同结构BiPO_4/g-C_3N_4光催化剂降解亚甲基蓝的研究

采用浓硫酸剥离法制备g-C_3N_4纳米片,利用化学吸附法制备BiPO_4/g-C_3N_4光催化剂。运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对光催化剂的微观结构和界面性质进行了表征,证明了BiPO_4/g-C_3N_4光催化剂的成功制备。5%BiPO_4/g-C_3N_4光催化剂表现出最佳的光催化活性,紫外光下降解亚甲基蓝的表观速率常数是纯BiPO_4纳米棒的1.72倍,是P25的2倍。活性的提高主要归因于核壳结构的形成。     

Cu-TiO2/白云母纳米复合材料的制备及结构、形貌和光催化性能

为提高TiO_2型光催化剂对可见光的响应及光催化效率,采用液相沉淀法制备出Cu-TiO_2/白云母纳米复合材料,研究了复合材料的结构、形貌和光催化性能。结果表明:Cu~(2+)取代部分Ti~(4+)进入TiO_2晶格中,使TiO_2发生晶格畸变并阻滞了纳米TiO_2晶粒的长大。TiO_2均匀致密地包覆在白云母表面,减少了团聚从而大大增加了TiO_2在光催化中与污染物的接触面积。Cu~(2+)掺杂有效减小了TiO_2的禁带宽度并使光学吸收边发生红移。Cu-TiO_2/白云母复合纳米材料的光催化性能随着掺Cu~(2+)量增加先增强后降低,当Cu~(2+)/Ti~(4+)摩尔比为1.5%,Cu-TiO_2/白云母复合纳米材料用量为0.10g时,对100mL的亚甲基蓝光催化1 h后,亚甲基蓝的降解率为100%。     

草酸增效掺铁石墨相氮化碳的光催化性能

以硝酸铁和三聚氰胺为原料,制备了掺铁石墨相氮化碳(Fe-C_3N_4)。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、X光电子能谱和紫外可见光漫反射光谱对催化剂形貌和理化性质进行了表征。结果表明,铁掺杂改变了g-C_3N_4材料的能带结构,增加了g-C_3N_4对可见光的吸收范围。草酸能够有效提高Fe-C_3N_4体系光催化降解亚甲基蓝过程的降解率,2 h内降解率达到98.9%,分别是单独g-C_3N_4、Fe-C_3N_4和草酸加g-C_3N_4体系光催化降解亚甲基蓝的2.98、2.16和1.81倍。自由基捕获实验证明空穴和HO~·在脱色过程中起到主要作用。     

溶剂热法制备CdS@g-C3N4复合材料及其催化性能研究

以乙醇为溶剂,采用溶剂热法合成CdS@g-C_3N_4复合材料,利用SEM、XRD、UV-Vis等对其进行结构和形貌表征。以亚甲基蓝(MB)为降解底物,在模拟太阳光下考察了CdS@g-C_3N_4的光催化降解活性。结果表明,50%CdS@g-C_3N_4对MB的降解效率30 min就达到90%以上。在相同反应条件下,CdS@g-C_3N_4复合材料比纯g-C_3N_4以及CdS具有更高的催化活性。CdS在CdS@g-C_3N_4复合材料中的作用主要有:提高了材料的光吸收能力,提高了对有机污染物的吸附能力,同时促进了光生电子-空穴对的分离。此外,CdS@g-C_3N_4光催化剂在循环测试中表现出了足够的催化稳定性。     

基于g-C_3N_4的光催化剂系统在水净化方面的研究进展

根据基于g-C_3N_4的不同异质结构建来改善其对永久性有机污染物的光催化降解性能,其中,石墨碳氮化物(g-C_3N_4)由于其高度的化学稳定性、低成本和合适的电子结构以及较弱的能隙(～2.7 eV)一直以来是科研工作者们关注的热点之一,总结归纳了基于g-C_3N_4的不同的光催化剂,如二元杂化纳米复合材料、复合杂化纳米复合材料。并简要讨论了基于g-C_3N_4的光催化的基本原理,最后总结了基于g-C_3N_4的光催化剂系统在水净化方面未来的观点。到目前为止,需要设计和合成一种在可见光驱动下具有意想不到性能的g-C_3N_4基光催化系统用于废水处理。     

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。     

溶胶-凝胶-微波法制备银掺杂TiO_2光催化剂及其光催化性能

用硝酸银和钛酸正丁酯为原料,采用溶胶-凝胶-微波辐射干燥法合成银掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Ag。为了提高催化剂的光催化活性和降解有机污染物的速率,用微波辅助Ti O2-Ag光催化剂降解有机污染物。通过扫描电子显微镜、红外光谱法、紫外可见光谱法和荧光光谱法对TiO_2-Ag催化剂进行测试和表征。以甲基橙为有机污染物,分别在太阳光照射和微波、紫外、紫外-微波条件下降解甲基橙以考察催化剂的光催化活性。结果表明,TiO_2-Ag光催化剂最佳制备条件为:银掺杂量n(Ag+)∶n(Ti~(4+))=0.003,离子液体用量3.0 m L,微波干燥功率210 W,微波干燥时间20 min,焙烧温度650℃,焙烧时间3 h,此条件下制备的TiO_2-Ag光催化剂在太阳光照射4 h下,紫外光照、微波辐射和紫外光照-微波辐射分别辐射55 min后,甲基橙降解率分别为98.70%、98.79%和99.05%。     

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。     

石墨相氮化碳与半导体光催化剂复合研究进展

叙述了近年来国内外石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与半导体复合光催化剂的制备方法、提高其光催化活性途径及常见复合催化剂的研究进展,以进一步揭示在半导体光催化剂复合研究中所面临的主要难题及今后改进措施,认为应继续采用多种手段共同改性g-C_3N_4光催化剂,以便提高其光催化高效性及稳定性;研究其它不同修饰剂对g-C_3N_4的光吸收和光催化协同效应机理、光生电子与空穴在修饰条件下发生分离的物理机制;进一步探索g-C_3N_4光催化全解水反应机制,为g-C_3N_4在处理水中污染物、治理空气污染物、光解水制氢等领域提供更多的应用前景。     

钼钛氧化物的合成表征及性能研究

鉴于MoO_3的带隙能小于TiO_2的带隙能,且Mo~(6+)与Ti~(4+)的离子半径相近的原因,Ti掺杂的MoO_2、MoO_3光催化剂成为研究热点。研究分别以P25、TiCl_4为钛源,采用水热合成法制备Ti掺杂的MoO_3纳米光催化剂,并对其进行X射线粉末衍射(XRD)、BET比表面积测试等表征。通过加入硫脲等表面活性剂研究Ti掺杂的MoO_3纳米催化剂吸附性能及对水体污染物的光催化降解性能。结果发现,该催化剂对罗丹明B有很好的光降解活性,并且硫脲的加入能显著提高催化剂的吸附能力。