g-C3N4同型异质结复合光催化剂的制备及性能研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)由于其合适的带隙和较高的物理化学稳定性等,被认为是一种有应用前景的光催化材料。然而,纯相g-C_3N_4的光催化性能和应用受到光生电子空穴易复合和比表面积相对较低等原因的限制。本文使用两种合适的前驱体(三聚硫氰酸与硫脲)共聚合有望优化高温煅烧过程中的缩聚过程,抑制团聚的发生,提高比表面积,同时形成的同型异质结能有效抑制光生载流子的再复合。在可见光照射下,形成的g-C_3N_4同型异质结复合光催化剂的活性明显高于单一的g-C_3N_4样品。显著增强的光催化活性主要归因于比表面积增大、活性位点增多和光生载流子再复合的有效抑制。     

氮化碳接枝L-谷氨酰胺分子实现高效光催化产氢和降解性能

将尿素和L-谷氨酰胺(Lg)作为前体材料，使用冷冻-煅烧法成功将Lg分子链接枝到了氮化碳(CN)的边缘，制备了具有优异光催化性能Lg接枝修饰的多孔氮化碳(LCN)光催化剂。通过X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等表征测试方法对样品的形貌结构以及光催化性能进行了测试。结果表明，Lg分子链的引入不仅能够增加材料的比表面积，提供更多的活性位点，同时还可以有效促进光生电子的快速分离和转移，从而获得优异的光催化活性。在可见光的照射下，最优质量比的LCN-10光催化剂在析氢测试过程中产氢速率高达658μmol/(g·h)，约是纯相CN的3倍。并且在光降解盐酸四环素(TCH)和左氧氟沙星(LEV)的测试中，LCN-10也表现出良好的催化活性，在60min内对TCH和LEV的光降解率达到了98%及85%。这项工作为CN基光催化材料的表面修饰与性能优化提供了新的视角。     

Cu2O光催化剂综述

介绍Cu_2O光催化降解机理,禁带宽度,光生载流子利用率和溶液pH影响Cu_2O光催化降解活性,通过掺杂,负载贵金属,碳材料修饰和半导体复合可提高Cu_2O光催化性能。     

g-C_3N_4基光催化剂改性的研究进展

针对石墨相氮化碳(g-C_3N_4)比表面积小、光生载流子复合过快和可见光利用效率低等缺点,系统阐述了g-C_3N_4的改性和优化方法,包括设计g-C_3N_4零维、一维、二维结构,金属掺杂、非金属掺杂,目的是增大比表面积、加快光生电子-空穴对的分离、拓宽对可见光的响应范围;同时讨论了相应的改性方法对光催化性能的影响,从而达到增强光催化性能的目的;最后总结了g-C_3N_4材料目前存在的问题,并对今后的研究重点和方向提出了展望。     

ZIF-8制备原位碳掺杂氧化锌及其光催化性能研究

以ZIF-8为前驱体,采用热解法制备碳掺杂氧化锌。分别研究ZIF-8在350、400、450 ℃下煅烧以及陈化10 min、3 h、24 h对制备原位碳掺杂氧化锌的影响。通过热重（TG）、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）研究样品的形貌和结构;紫外可见漫反射光谱（UV-vis）和光致发光光谱（PL）证明原位碳掺杂氧化锌具有可见光吸收能力和更低的光生载流子复合率;DFT模拟计算表明氧化锌晶格中掺入碳元素能有效减小带隙值。原位碳掺杂氧化锌较纯氧化锌在可见光和紫外光照射下的光催化性能分别提高1.5倍和3.0倍。空穴和羟基自由基是原位碳掺杂氧化锌光催化降解体系的主要活性基团,并由此提出了碳掺杂氧化锌的光催化机理。     

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。     

特殊形貌g-C3N4基光催化材料的研究进展

特殊形貌石墨相氮化碳（g-C₃N₄）基材料具有多级结构、可调变的短程电子传递路径等特点，能较好地解决传统g-C₃N₄基材料存在的比表面积小、可见光利用效率低以及光生载流子易复合等问题，因而具有广阔的发展前景和应用潜力。本文对管/棒/阵列、多孔微球、凝胶和仿生形貌等特殊形貌g-C₃N₄基光催化材料的研究进展进行了系统评述，并对该类材料的形貌与催化功能之间的构效关系进行了分析和总结。指出目前该类材料的研究尚处于起步阶段，还存在着形貌数量种类偏少、合成方法较少、构效关系认识不够深入等问题。因此，该领域未来应该在拓展形貌种类、调控能带位置、光生载流子转移机理和分子模拟等方面进行深入研究，为高性能光催化剂的研制提供更好的思路。     

K+掺杂g-C3N4污泥基复合材料的制备及其光催化性能

以水性油墨废水絮凝污泥、三聚氰胺和碳酸钾为原料，采用煅烧法制备了钾掺杂石墨相氮化碳（g-C3N4）污泥基复合光催化吸附剂（AC/K-CN），并利用X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射（UV-vis DRS）、傅里叶变换红外（FTIR）光谱、X射线光电子能谱（XPS）、比表面积（BET）、扫描电镜（SEM）和荧光（PL）光谱等对复合材料的晶体结构、形貌和光电性能等进行了表征，同时将复合材料在可见光照射下应用于光催化降解阳离子蓝X-GRRL，进行光催化性能评价。结果表明，AC/K-CN复合催化剂对阳离子蓝X-GRRL的光催化活性明显高于纯g-C3N4或AC，这归因于复合材料的有效电子-空穴分离。与纯g-C3N4和AC相比，AC/K-CN复合催化剂在模拟日光下对质量浓度为20 mg/L的阳离子蓝X-GRRL的脱色率分别提高了43.17%和46.76%。     

钴掺杂聚合氮化碳光催化还原二氧化碳性能研究

聚合氮化碳（CN）具有可见光响应、化学性质稳定、廉价易得、无毒等优点,在光催化领域得到了广泛的研究和应用,但是存在比表面积较小、电子-空穴对易复合等不足之处,严重限制了其光催化性能。以尿素和常见的两种钴盐[CoCl₂和Co（NO₃）₂]为前驱体,通过一步煅烧法制备了钴（Co）掺杂CN,研究了不同Co源对材料光催化还原二氧化碳（CO₂）性能的影响。实验证明,由适量氯化钴（CoCl₂）为Co源得到的Co掺杂CN,其光催化还原CO₂生成一氧化碳（CO）的速率可由纯CN的82.7 μmol/（g·h）提升至374.5 μmol/（g·h）,同时CO选择性由79.1%提高至88.5%;而以硝酸钴[Co（NO₃）₂]为Co源得到的Co掺杂CN倾向于产氢,其光催化还原CO₂性能基本不能得到提升。通过对光催化剂进行电感耦合等离子体（ICP）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、扫描电镜（SEM）、物理吸附和光电化学测试等表征,分析了材料的结构以及光催化性能提升的原因。     

石墨相氮化碳纳米片的可控制备及光催化性能EI北大核心CSCD

通过调控前驱体三聚氰胺和尿素比例采用热聚合法得到一系列厚度可控的石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米片。采用X射线粉末衍射、扫描电镜、原子力显微镜、比表面积测试、紫外可见光谱和荧光光谱等手段对纳米片的结构和性能进行了表征,并探讨了其光催化降解罗丹明B(Rh B)的性能。结果表明:当三聚氰胺和尿素比例为1:8时g-C_(3)N_(4)最薄(1:8-CN),厚度仅为3.518 nm,同时1:8-CN的比表面积是以三聚氰胺为原料制备的g-C_(3)N_(4)(M-CN)的7倍。光电学分析表明,1:8-CN具有更高的光生载流子分离效率。在可见光照射下,1:8-CN对Rh B的光催化降解率可以达到96.2%,是M-CN的1.9倍。1:8-CN光催化降解Rh B的反应机理表现为:光生电子-空穴对分离产生的电子与O2结合生成·O_(2)^(-),·O_(2)^(-)将Rh B氧化生成CO2和H2O,空穴几乎不参与反应。     

VO@g?C3N4-T可见光催化苯羟基化制苯酚

以尿素和乙酰丙酮氧钒为原料制备了钒氧化合物络合在纳米薄片石墨化氮化碳上的光催化剂(VO@g?C3N4-T),并与石墨化氮化碳（g?C3N4）、钒氧化合物负载在石墨化氮化碳上催化剂（VO/g?C3N4）进行了对比。采用N2吸附、X射线衍射光谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱（EDS）、电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)分析手段对制备的催化剂进行了表征。考察了所得催化剂可见光催化苯羟基化制 苯酚的性能。结果表明,高比表面积、纳米薄片状的VO@g?C3N4-T催化剂具有合适的带差,导致可见光催化苯的C-H键活化及羟基化具有较好的催化性能,转化率和选择性可以达到98.4%、91.1%。由于石墨化氮化碳和钒具有较强的相互作用,这减少了钒的溶脱,所以该催化剂具有很好的可重复使用性,连续使用五次后,苯的转化率和苯酚的选择性没有明显降低。     

漂浮型氮化碳光催化剂CNx@mEP的制备及性能

针对氮化碳粉末光催化剂在应用过程中存在难以回收、光催化效率不高的问题,本研究采用“浸渍-煅烧”方法,以膨胀珍珠岩为载体,制备了一种方便回收、可多次利用的漂浮型氮化碳光催化剂CNx@mEP。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、全自动比表面及孔径分析仪（BET）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）以及紫外可见近红外漫反射测试（UV-vis）对CNx@mEP进行了分析。分别通过染料降解实验和有害藻类去除实验考察了催化剂的光催化性能。当双氰胺使用量与膨胀珍珠岩载体的质量比为2∶1时得到的CN2@mEP材料光催化性能最好,当催化剂使用量为4g/L时,在可见光下4h降解67.2%的罗丹明B、86.8%的刚果红、31.2%的甲基橙染料和35%的铜绿微囊藻。漂浮型氮化碳光催化剂经过3次重复利用后,仍保持较为稳定的去除效率。     

镍、碳共掺杂纳米二氧化钛薄膜的制备与光催化性能研究

为了增强纳米二氧化钛薄膜在紫外光下光催化降解罗丹明B溶液的能力,分别采用磁控直流溅射与射频溅射的方法,使用二氧化钛靶材、镍靶材、碳靶材,分别制备了碳非金属掺杂、镍金属掺杂以及镍、碳共掺杂的纳米二氧化钛薄膜,并利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和紫外可见分光光度计（UV-Vis）进行表征。SEM结果表明,与纯二氧化钛薄膜相比镍、碳共掺杂纳米二氧化钛薄膜晶粒细化,比表面积增大,薄膜表面聚集体为不规则的多边形颗粒状,有利于增大与污染物的接触面积;XRD结果表明该薄膜的晶粒减小,加快了光生电子空穴对的分离;薄膜的吸收极限红移,禁带宽度减小。在紫外光照射下,镍、碳共掺杂纳米二氧化钛薄膜的光催化性能最优,1 h降解了29.54%的罗丹明B溶液。     

Influence of Hydrogenation on Morphology,Chemical Structure and Photocatalytic Efficiency of Graphitic Carbon Nitride

In this contribution, the effect of hydrogenation conditions atmosphere (temperature and time) on physicochemical properties and photocatalytic efficiency of graphitic carbon nitride (g-C₃N₄, gCN) was studied in great details. The changes in the morphology, chemical structure, optical and electrochemical properties were carefully investigated. Interestingly, the as-modified samples exhibited boosted photocatalytic degradation of Rhodamine B (RhB) with the assistance of visible light irradiation. Among modified gCN, the sample annealed at 500 °C for 4 h (500-4) in H₂ atmosphere exhibited the highest photocatalytic activity—1.76 times higher compared to pristine gCN. Additionally, this sample presented high stability and durability after four cycles. It was noticed that treating gCN with hydrogen at elevated temperatures caused the creation of nitrogen vacancies on gCN surfaces acting as highly active sites enhancing the specific surface area and improving the mobility of photogenerated charge carriers leading to accelerating the photocatalytic activity. Therefore, it is believed that detailed optimization of thermal treatment in a hydrogen atmosphere is a facile approach to boost the photoactivity of gCN.     

新型三元复合可见光催化剂Au/Bi_2WO_6/RGO的制备及其性能

采用溶剂热法制备钨酸铋/石墨烯(Bi_2WO_6/RGO)光催化剂,然后利用光还原法将Au纳米颗粒沉积于该二元光催化剂表面,制备出Au/Bi_2WO_6/RGO三元复合可见光催化剂。运用X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和透射电镜(TEM)对催化剂的晶体结构、光吸收性能、形貌性能进行了分析表征。以罗丹明B (Rh B)为模拟污染物,评价了该催化剂的可见光催化性能。结果表明,RGO和Au纳米颗粒的引入,增强了Bi_2WO_6可见光吸收,同时抑制了光生载流子的复合,从而提高Bi_2WO_6可见光催化降解RhB的性能。     

Zr掺杂g-C3N4光催化降解有机污染物

以盐酸胍为前驱体，硝酸锆为锆源，通过热聚合法制备了Zr掺杂的Zr/g-C3N4光催化剂。运用XRD、SEM、UV-Vis DRS、PL、XPS、BET等手段对催化剂的结构、形貌、光学性能进行了表征分析。结果表明：Zr掺杂改性的Zr/g-C3N4光催化剂拓宽了可见光的吸收，增大了比表面积，且降低了光生电子-空穴的复合率，具有较好的光催化活性。可见光照射下，在60 min内，5Zr/g-C3N4对罗丹明B（RhB）的光催化降解率达99.29%，光催化降解过程符合一级动力学方程，其速率常数k= 0.08647 min-1，是纯g-C3N4的8.3倍。捕获剂实验发现降解RhB的主要活性物种为超氧自由基，并推测了可能的反应机理。     

纳米LaFeO_3溶胶凝胶合成、表征及性能研究

以硝酸铁和硝酸镧为无机源,嵌段聚合物F-127为表面活性剂,利用一种简单的溶胶-凝胶法合成了纳米铁酸镧,通过XRD、IR、TG-DTA、BET等对样品进行了表征。对样品的可见光催化活性进行了测试,在光催化降解罗丹明B实验中,发现焙烧500℃的铁酸镧样品光催化活性好于400℃焙烧的样品。XRD测试表明,焙烧温度为400℃时铁酸镧形成,随着焙烧温度的增加XRD衍射峰强度稍有增加,同时杂质峰变弱。氮气吸附脱附测试样品的比表面积为55.1 m2/g。     

炭吸附硼酸锶纳米粉体的制备及其光催化性能研究

采用炭吸附沉淀法,以氯化锶、五硼酸铵为原料,制备了硼酸锶纳米催化剂。利用热重/差热分析仪（TG-DTA）、X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）和紫外可见光谱仪（UV-Vis）等对所得催化剂的焙烧温度、物相、微粒尺寸及光吸收性能进行表征。结果表明：炭黑的吸附有效阻止了纳米硼酸锶催化剂在制备过程中的团聚和烧结, 600 ℃下焙烧的纳米硼酸锶粉体具有良好的分散状态,平均晶粒尺寸为13 nm,比表面积为83.26 m2/g。罗丹明B紫外光催化反应结果表明,在60 min内罗丹明B在硼酸锶催化剂上几乎完全分解。     

Synthesis and characterization of microporous carbon nitride

This research reports the preparation and characterization of amorphous microporous carbon nitride using HZSM-5 zeolite as template, and ethidene diamine and carbon tetrachloride as chemical precursors. Microporous amorphous carbon nitride is generated by removal of HZSM-5 zeolite in the obtained zeolite/carbon nitride composite using hydrofluoric acid after carbonization the precursor inside the channels of zeolite. The microporous carbon nitride was characterized by nitrogen sorption techniques, scanning electron microscopy, elemental analysis, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, IR spectroscopy, Ultraviolet–visible spectroscopy, Raman spectroscopy, and thermo-gravimetric analysis. Amorphous microporous carbon nitride with high surface area and narrow pore size distribution is thermal stable under atmosphere conditions up to 700 K.     

硫酸根对聚合氮化碳光催化活性的影响

在pH=1条件下分别加入硫酸根、硝酸根、磷酸根对三聚氰胺进行处理,采用高温煅烧法制备了一系列聚合氮化碳材料,并通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等分析手段对样品进行了表征。以罗丹明B（RhB）为污染物,探究了在可见光下聚合氮化碳对RhB的光催化降解性能、稳定性以及降解机理。加入0.12 mol硫酸根处理的聚合氮化碳（CN-0.04SO₄^2-）在45 min内对RhB的降解率为99.1%,其伪一级动力学常数是未加硫酸根的23.0倍,硫酸根能有效地增强聚合氮化碳的光催化活性。CN-0.04SO₄^2-经过3次循环实验对RhB的降解率略有下降,说明其具有良好的稳定性。活性物种捕获实验表明,影响光催化降解RhB的主要活性物种是·O₂^-和·OH。