g-C_3N_4/TiO_2复合材料的制备及其可见光催化性能

以三聚氰胺为氮源,钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料,通过XRD、FESEM、UV-Vis、激光粒度分析仪对样品进行表征,以光催化降解亚甲基蓝(MB)为探针反应,研究了复合比和焙烧温度对样品可见光催化性能的影响。结果表明,g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂为锐钛矿相和金红石相组成的混合晶型,TiO_2颗粒呈近球形分布于片层结构的石墨相C3N4表面,复合材料平均粒径2.17μm,粒度分布均匀,复合后样品的光吸收增强。当g-C_3N_4与TiO_2复合比1.0,焙烧温度450℃时,在32 W普通日光灯下g-C_3N_4/TiO_2对MB的降解率达到93.3%。     

g-C_3N_4/AC的制备及其可见光催化活性研究

以尿素为前躯体,于管式炉中进行高温煅烧,借助X射线衍射、电镜扫描手段对产物进行表征,以罗丹明B为污染物,对所得产物的可见光催化性能进行评价,同时考察不同负载量、不同煅烧温度和煅烧时间对光催化活性的影响。结果表明,500~600℃煅烧3 h所得负载量为60%的g-C_3N_4/AC可见光催化活性最强。     

钾离子掺杂g-C_3N_4催化剂的制备及其性能研究

以硫脲为前驱体,KNO3为掺杂剂,用热聚合法制备了不同钾离子掺杂量的石墨相氮化碳可见光催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外变换光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射(UV-VisDRS)和荧光分光光度计(PL)等分析手段对催化剂的结构和性质进行了一系列表征,并将催化剂在可见光下对亚甲基蓝有机染料水溶液进行光催化降解。结果表明,钾离子的引入没有改变g-C_3N_4的本体结构,钾离子掺杂的系列催化剂吸收边带发生明显的红移现象。实验结果表明,K0.3-C_3N_42 h内对亚甲基蓝的降解率达到94%,表现出最佳的光催化活性;对催化剂进行4次重复性实验后,降解率仍然达到80%左右。     

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。     

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。     

g-C_3N_4/TiO_2可见光催化降解硝基苯废水

为探索可见光催化在硝基炸药酸碱性废水处理中的应用,以50mg/L硝基苯为例,采用工业级钛白粉、三聚氯氰和三聚氰胺为原料,制得一种具有可见光响应的g-C_3N_4/TiO_2复合催化剂,考察其在可见光照射下、pH值为1~14时催化降解硝基苯废水的适用性与稳定性。结果表明,与传统光催化剂TiO_2相比,所得g-C_3N_4/TiO_2复合催化剂为石墨相氮化碳与锐钛矿晶体共生而成,UV-vis光谱显示复合催化剂的光响应区域可拓展至420nm以上的可见光波段,仅用可见光照射和控制酸性环境处理120min可使硝基苯降解率达到90%以上,碱性环境中(除pH值为14外)处理120min也可使硝基苯降解率达到80%以上,显著高于TiO_2催化剂的降解率(20%~42%),循环使用4次以上,复合催化剂的催化活性未发生明显下降。     

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%。     

g-C_3N_4–CeO_2/ATP复合材料的制备及可见光催化性能

微波辅助液相法制备了g-C3N4–Ce O2/凹凸棒石(ATP)复合光催化材料。采用X射线衍射仪、Fourier变换红外光谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪、透射电子显微镜等对样品微观结构进行表征,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物考察g-C3N4–Ce O2/ATP复合材料在可见光辐射下的催化活性,研究Ce O2/g-C3N4质量比对光催化剂活性的影响。结果表明:ATP与Ce O2和g-C3N4形成三维网络结构,能有效地增加复合光催化剂的表面积,在空间上形成多渠道的电子传递通道,促进光生载流子的分离。当Ce O2/g-C3N4质量比为3/10时,g-C3N4–Ce O2/ATP复合材料对MB的降解率可达92%。     

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。     

硫掺杂高比表面积g-C_3N_4的制备及其光催化性能的研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)较低的比表面积以及高的光生电子-空穴复合几率严重限制了其应用。以三聚氰胺[C_3N_3(NH_2)_3]为原料,采用模板剂法制备了高比表面积的石墨相氮化碳(p-C_3N_4),并通过热聚合的方式将硫掺杂于p-C_3N_4中制备硫掺杂高比表面积石墨相氮化碳(S-p-C_3N_4)。通过XRD、FT-IR、BET、UV-Vis、PL对催化剂进行表征。并在500 W氙灯(配以420 nm滤光片)照射下通过光催化降解罗丹明B、光催化还原CO_2和光催化水解制氢3种方式对催化活性进行考察。结果表明,硫掺杂能够有效地降低光生电子-空穴的复合几率,提高光催化活性。其中1. 5%S-p-C_3N_4表现出最佳活性,降解罗丹明B的速率是p-C_3N_4的15倍,生成CO和CH_4的速率是p-C_3N_4的3. 6、3. 1倍,产氢速率分别是p-C_3N_4的4. 83倍。且1. 5%S-p-C_3N_4催化剂循环使用5次后依然具有很高的催化活性。     

ZnO/g-C_3N_4的制备及其光催化性能研究

以六水硝酸锌、2-甲基咪唑为原料制备氧化锌,分别与尿素、硫脲复合,高温聚合制备ZnO/g-C_3N_4复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(IR)、X射线衍射仪(XRD)对试样进行表征,并对所得试样进行光催化性能测试。光催化测试结果表明,ZnO/g-C_3N_4复合材料比ZnO的光催化性能好,两种不同原料制备的ZnO/g-C_3N_4复合材料催化性能相比,以尿素为原料制备的ZnO/g-C_3N_4复合材料的光催化性能最佳。     

以氰胺废渣为模板制备多孔g-C_3N_4及其催化性能研究

以氰胺废渣为模板用煅烧法制备g-C_3N_4,采用比表面积仪、扫描电镜、红外光谱仪、X-ray衍射仪等分析测试手段对形貌和结构表征进行分析,并通过催化H_2O_2降解亚甲基蓝溶液对其催化性能进行探究,实验结果表明:氰胺废渣与双氰胺的质量比为40%催化性能最佳,g-C_3N_4催化H_2O_2降解亚甲基蓝溶液过程中HO~-和·O_2~-自由基是g-C_3N_4和H_2O_2体系的主要氧化自由基,其中O_2~-自由基起主要作用。     

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。     

SrTiO_3/g-C_3N_4/Bi_2O_3复合物的可见光催化性能

将SrTi O_3、g-C_3N_4与Bi(NO_3)_3·5H_2O混合煅烧制备了SrTi O_3/g-C_3N_4/Bi_2O_3复合物。对其结构形貌进行了表征,研究了硝酸铋的加入量对样品结构和光催化性能的影响。结果表明:制备的复合物存在异质结结构,降低了光生电子和空穴的复合率,提高了可见光催化活性。当SrTi O_3、g-C_3N_4与Bi(NO_3)_3·5H_2O质量比为4:6:1时,制备的复合物在可见光照射30 min内对NO的去除率达到53.2%。     

g-C_3N_4纳米片的制备及其光催化性能研究

先通过高温热解法制备石墨型氮化碳(g-C_3N_4)颗粒,再采用化学法将所制备的g-C_3N_4颗粒进行盐酸剥离处理,制得g-C_3N_4纳米片。通过XRD、SEM、TEM、BET、UV-vis DRS、PL等手段对所制备的样品做结构表征;模拟有机污染物为罗丹明B溶液,以此来研究样品的光催化活性。结果表明:在盐酸浓度为6 mol/L、水热时间为7 h、水热温度为110℃的优化条件下,g-C_3N_4颗粒被成功剥离成g-C_3N_4纳米片,且g-C_3N_4纳米片的BET比表面积是g-C_3N_4颗粒的2.3倍。与g-C_3N_4颗粒相比,制备的g-C_3N_4纳米片具有更高的光催化活性,可见光(500 W氙灯)光照3 h对罗丹明B溶液的降解率可达92.7%。     

可见光增强g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂的催化产氢性能

通过水热法制备了具有可见光增产氢高性能的g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂,采用XRD、TEM、SEM和EDS等分析样品的组成和形貌结构。催化产氢结果表明,光照条件下g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂具有极高的催化产氢活性,TOF值高达58.2 min~(-1),通过拟合温度动力学曲线,得到了催化反应的活化能为15.73 kJ·mol~(-1)。对样品进行UV-vis和PL测试发现,g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂具有极高的光能利用率和电子-空穴分离率,并进一步阐述了光能促进催化产氢的作用机理。     

片状g-C_3N_4可见光响应催化剂的热聚合法制备及光催化活性

以三聚氰胺为前驱体,通过热聚合法制得片状石墨相氮化碳g-C3N4,采用SEM,TEM,XRD和UV-Vis DRS分析了催化剂的组成、形貌和光吸收性能。以甲基橙为模拟污染物,研究了g-C3N4催化剂的可见光驱动催化活性。结果表明,所得g-C3N4为片状结构,多甲基橙具有较好的可见光催化降解活性。     

双金属位催化剂Ag-Ni/g-C_3N_4可见光催化降解亚甲基蓝

采用原位还原法制备负载型双金属位光催化剂Ag-Ni/g-C_3N_4,并考察其对亚甲基蓝的可见光催化降解性能。结果表明:与Ag/g-C_3N_4和Ni/g-C_3N_4相比,双金属位Ag-Ni/g-C_3N_4对亚甲基蓝具有更好的光催化降解活性。总负载量为4.0%时,金属Ag和Ni质量比为1:1的光催化剂Ag(2)-Ni(2)/g-C_3N_4呈现出最好的催化活性,且循环使用7次后的光降解活性略微减小。其原因可能是金属Ag粒子与Ni粒子间的协同效应明显提高光生载流子在Ag-Ni粒子与g-C_3N_4的界面快速传递和光生电子–空穴对有效分离。     

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。     

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%。