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%。     

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。     

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。     

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。     

双助剂修饰WO_3/g-C_3N_4及其光催化性能研究

采用光沉积法分别将Ag和MnOx有选择地负载到WO_3/g-C_3N_4复合光催化剂的g-C_3N_4和WO_3表面,制备出双助剂共同改性的Ag-MnOx/WO_3/g-C_3N_4复合光催化剂,通过XRD、TEM、FT-IR、DRS对样品进行表征,考察了Ag-MnOx/WO_3/g-C_3N_4在光催化降解罗丹明B(RhB)溶液的光催化活性。结果表明,Ag沉积在g-C_3N_4表面,MnOx沉积在WO_3表面,有效地促进了光生电子和空穴的分离,在光催化降解测试中,Ag-MnOx/WO_3/g-C_3N_4的降解速率是WO_3/g-C_3N_4的1. 87倍,且比负载单助剂的WO_3/g-C_3N_4NS和浸渍法制备的复合光催化剂降解速率更高。     

大孔/介孔NiO/g-C_3N_4复合材料的制备及其可见光光催化活性

在本章中,以丁二酮肟与四水合乙酸镍为原料制备出一种新型的分等级大孔/介孔NiO,再与三聚氰胺混合,通过煅烧成功制备出大孔/介孔NiO/g-C_3N_4复合光催化剂。所制得的样品通过X-射线粉末衍射(XRD)、红外光谱分析(FT-IR)、比表面积(BET)、扫描电镜(SEM)等手段进行了表征。所有样品通过在可见光下降解罗丹明B(RhB)水溶液以评估其催化活性。实验结果表明,当氧化镍和三聚氰胺质量配比为1∶80时,NiO/g-C_3N_4复合材料的光催化活性最高。     

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。     

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。     

g-C_3N_4基复合物及其光催化应用研究进展

类石墨相氮化碳(g-C3N4)结构独特,性能优异,受到科研工作者的关注。介绍了g-C3N4与不同物质如金属、非金属、氧化物、硫化物之间的复合,阐述了其在光催化领域的应用,并对其发展趋势进行了展望。     

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%。     

g-C_3N_4/TiO_2异质结光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛的前驱体,三聚氰胺为氮源,分别以溶胶凝胶及物理混合法制备g-C_3N_4/TiO_2复合纳米光催化材料,采用X射线衍射、傅里叶红外光谱、紫外-可见漫反射对催化材料的物相结构、官能团、光吸收性能等进行表征。结果表明,g-C_3N_4与TiO_2物理混合比例为0.1时制得的g-C_3N_4/TiO_2活性较高,经8 h光照,可使次甲基蓝脱色率达到62.62%。     

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。     

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光催化纳米材料的改性研究进展

类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)分子结构独特,禁带宽度(2.7 e V)较窄,可吸收可见光,是一种很有潜力的光催化纳米材料。本文介绍了g-C_3N_4光催化剂的性能改进方法:结构改性、元素掺杂改性、半导体耦合改性和染料敏化改性,并简单预测其发展趋势。     

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。     

凹凸棒石/g-C_3N_4/LaCoO_3复合材料的制备及其光催化脱硫性能

通过水热法在凹凸棒石(ATP)棒晶表面原位生长石墨相氮化碳(g-C_3N_4)膜层合成了ATP/g-C_3N_4复合材料,然后以ATP/g-C_3N_4为载体,在其表面均匀负载纳米钴酸镧(LaCoO_3)粒子,制备了Z-型异质结构的ATP/g-C_3N_4/LaCoO_3光催化材料。利用X射线粉末衍射、透射电镜、紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱、N_2吸附-脱附和光电化学等技术对样品进行表征。在可见光照射下,考察了LaCoO_3不同负载量下ATP/g-C_3N_4/LaCoO_3对模拟汽油中的苯并噻吩(DBT)的氧化脱除能力。结果表明:与ATP/g-C_3N_4和LaCoO_3相比,ATP/g-C_3N_4/LaCoO_3大幅提高了可见光响应、吸收能力和光生电子-空穴对的分离效率。当光照时间为150 min时,50%-ATP/g-C_3N_4/LaCoO_3对模拟汽油中的DBT脱除率可达85.3%。     

g-C_3N_4/Ag_3PO_4复合物的制备及其光催化清除氮氧化物性能研究

采用原位沉淀法制备g-C_3N_4/Ag_3PO_4复合物,通过XRD、SEM、UV-Vis、PL和BET对其进行表征,并考察了其在模拟太阳光下清除气相中氮氧化物NO_x的性能。结果表明,g-C_3N_4/Ag_3PO_4复合物对光的吸收利用好、光生载流子复合几率小,其光催化清除NO_x的活性比Ag_3PO_4和g-C_3N_4均高,其中10%g-C_3N_4/Ag_3PO_4的效果最好。     

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。     

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。