Ag/g-C_3N_4复合光催化材料的光物理及光催化性能

通过加热AgNO3与g-C3N4成功制备了Ag/g-C3N4复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析热解产物的物相和结构,采用紫外-可见吸收光谱和光致发光谱(PL)表征样品的光吸收和荧光性质。以罗丹明B为模型污染物,评价样品的可见光(λ≥420nm)光催化性能。结果表明:与纯g-C3N4相比,3%载银量的Ag/g-C3N4复合光催化材料在可见光下降解罗丹明B的光催化性能最好。分析表明Ag与g-C3N4的协同作用抑制光致电子空穴对的复合是光催化性能提高的主要原因。     

g-C3N4及改性g-C3N4的光催化研究进展

聚合型半导体材料g-C3N4因其优异的物理性能和光电性能成为当今研究的热门材料。本文从结构分析和理论计算角度讨论了g-C3N4能够作为无金属催化剂的原因,综述了介孔g-C3N4、无机元素掺杂g-C3N4、金属负载g-C3N4、g-C3N4/金属氧化物复合物和有机改性g-C3N4等不同改性g-C3N4的制备和性质,着重分析了他们催化光解水析氢反应的机理、影响因素及研究进展,并阐述了今后的研究方向。     

g-C_3N_4/TiO_2复合纳米材料的制备及其光催化性能分析

以工业偏钛酸为钛前驱体,三聚氰胺为氮源,制备了g-C3N4/TiO2复合光催化剂;用X射线衍射(XRD)能谱、X射线光电子(XPS)能谱、傅里叶红外变换光谱(FT-IR)及热重和差示扫描量热分析(TGDSC)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见吸收(UVVis)光谱、三维荧光(FS)光谱、物理吸附仪(BET)等对催化剂进行了表征。可见光催化实验表明,三聚氰胺与工业偏钛酸质量比为1,500℃煅烧制得的g-C3N4/TiO2复合催化剂对亚甲基蓝表现出最佳的光催化活性,300min内对10mg/L亚甲基蓝溶液的降解率达到83%。     

新型全光谱响应W18O49/g-C3N4异质结催化剂的构建及光催化降解有机染料性能研究

太阳光中有一多半是红外光,而利用红外光的光催化反应却鲜有报道.本研究制备了一种全光谱响应的W18 O49/g-C3 N4异质结催化剂,并考察了催化剂光降解罗丹明B(RhB)的性能.采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附、紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)光谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学阻抗谱(EIS)等手段对催化剂进行了表征.结果显示制备的催化剂对250～1800 nm范围内的光均显示出较强的吸收.制备的异质结催化剂对RhB的降解速率常数达到0.0159 min-1,分别是纯g-C3 N4和W18 O49的5.3倍、11.4倍,且具有优异的催化稳定性.W18 O49一方面作为红外光吸收材料,提高了催化剂对光的吸收利用,另一方面与g-C3 N4组成异质结催化剂,显著提高了光生电荷分离效率.此外,本研究还考察了W18 O49/g-C3 N4异质结催化剂降解RhB可能的反应机理.     

类石墨相氮化碳二维纳米片的制备及可见光催化性能研究

以三聚氰胺为原料制备类石墨相氮化碳(g-C3N4),采用球磨与超声联用技术制备g-C3N4二维纳米片. 利用X 射线衍射光谱(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、荧光(PL)光谱等分析手段对制备的催化剂进行了表征. 结果表明: g-C3N4二维纳米片具有与体相g-C3N4相同的晶体结构,片层结构仅有5个原子层厚.g-C3N4二维纳米片增加了对可见光的吸收,提高了光生电子-空穴对的分离效率.以染料罗丹明B的降解反应研究了g-C3N4二维纳米片在可见光下的催化性能. 结果表明,球磨超声1 h后制备的g-C3N4二维纳米片表现出最佳的光催化性能, 150 min 内对罗丹明B的降解率高达94%,是体相g-C3N4的2 倍.     

类石墨型氮化碳的制备及其对AP热分解催化性能研究

以三聚氰胺为前驱体、半封闭法制备出类石墨型氮化碳(g-C3N4),采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)对其结构和形貌进行表征,利用热失重(TG)、差热分析(DTA)研究g-C3N4对高氯酸铵(AP)热分解的影响。结果表明,制备出的g-C3N4为层状结构。g-C3N4对AP有较强的催化效果,可使AP的高低温分解峰合并,高温分解温度下降73.8℃。g-C3N4优异的导电性能,在氧化还原循环中能加速电子转移,使AP在更低的温度下分解。     

复合改性活性炭的表征及其吸附模拟烟气中SO_2的研究

为了研究单一金属盐和复合金属盐改性活性炭材料对SO_2吸附性能的影响,以活性炭(activated carbon,AC)为载体,通过水热法制备ZnO/AC复合材料、Fe_2O_3/AC复合材料、ZnFe_2O_4/AC复合材料以及空白AC材料。采用场发射扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、物理吸附仪(BET)及X射线光电子能谱分析仪(XPS)对复合材料结构及化学组分进行表征,并且在常温条件下考察活性炭复合改性前后对模拟烟气中SO_2的吸附性能。结果表明,复合改性后活性炭材料成功负载金属氧化物活性组分,比表面积孔容减小,孔径增大并且对SO_2的去除效率显著提高。通过AC、ZnFe_2O_4以及4种复合材料脱硫效率的比较发现,负载ZnFe_2O_4的活性炭材料的脱硫效率最高,其比表面积和孔容分别为435.9m~2/g、0.37cm~3/g,脱硫性能试验中样品的击穿时间为136.0min,硫容达到168.3mg/g。     

反应温度对水热改性炭/炭复合材料抗氧化性能的影响

以磷酸、B₄C、SiC和Al₂O₃粉料为原料, 采用一种新颖的水热法对炭/炭(C/C)复合材料基体进行了抗氧化改性. 重点研究了水热反应温度对改性试样的物相组成、微观结构及抗氧化性能的影响. 采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)及X射线光电子能谱(XPS)对改性后试样进行了表征. 结果表明：经过水热改性处理, 炭/炭复合材料表面缺陷被玻璃相B₂O₃、HPO₃和微晶Al(PO₃)₃所组成的涂层所覆盖, 材料的抗氧化性能明显提高; 抗氧化性能在120～200℃范围内随着水热改性温度的升高而提高; 在200℃水热改性后的炭/炭复合材料在700℃的空气中氧化10h后的质量损失仅为2.31%.     

可见光驱动Z-scheme g-C3N4/α-Fe2O3催化剂高效产H2

作为一种新型的具有可见光响应的半导体光催化剂,g-C3N4在光催化产氢领域得到了广泛的研究。然而,纯g-C3N4存在可见光响应范围较窄、光生电子-空穴复合率高、量子效率低等问题。针对纯g-C3N4的缺陷,采用简单的水热合成法制备出一种高效纳米晶胶体g-C3N4/α-Fe2O3复合材料。为了检测g-C3N4/α-Fe2O3的光催化产氢性能,将其引入以NaBH4为底液的体系中。结果表明,当Fe质量分数为1%,体系温度为30℃、NaBH4浓度为50 mmol/L时,产氢量为30 mL。利用PL、EIS以及PC等手段对g-C3N4/α-Fe2O3的光电响应能力进行了分析。结果表明,g-C3N4/α-Fe2O3复合材料具有较低的光致发光强度、较高的光电流密度和较小的电荷转移电阻,说明了光生电荷载流子的有效分离和快速转移。另外,Z-scheme电荷转移途径赋予了g-C3N4/α-Fe2O3较强的氧化能力,为光催化裂解NaBH4提供了较大的驱动力。主要意义在于对光催化产氢有一个新认识,为合理设计和构建Z型光催化剂提供参考。     

Al-Si-C改性C/C复合材料的微结构特征与烧蚀行为

为了提高C/C复合材料的抗烧蚀性能,采用反应熔渗法制备Al-Si-C改性C/C复合材料,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱和电子探针分析等手段分析熔剂成分、熔渗温度和气氛等参数对复合材料微观结构的影响。利用氧-乙炔焰烧蚀仪研究Al-Si-C改性C/C复合材料的烧蚀性能、烧蚀行为及机理。结果表明,随着工艺参数不同,反应熔渗法可制备出三类典型的Al-Si-C改性C/C复合材料。在1 500℃,氩气气氛中反应熔渗2 h形成了Al+SiC均质改性C/C复合材料;随着熔渗温度的升高(1 600℃)和熔渗时间的延长(6 h),形成了Al_4SiC_4+SiC改性C/C复合材料;在1 600℃,真空气氛中反应熔渗6 h形成了SiC+Al梯度改性C/C复合材料(Al含量由内到外递减)。三类Al-Si-C改性C/C复合材料显示不同的烧蚀行为,其中,SiC+Al梯度改性C/C复合材料具有最优的抗烧蚀性能,在2 500℃下烧蚀60 s后,样品表面无明显的烧蚀坑,质量烧蚀率分别为-1.0×10~(-3)g/s和-1.2×10~(-3)g/s。