g-C3N4/Ag/TiO2 NTs的制备及其对西维因的光催化降解

采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管(TiO₂ NTs),然后在紫外光和微波辅助下引入Ag、g-C₃N₄制备出g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs三元复合光催化材料。用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、光致发光(PL)等手段对g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs进行表征,研究了这种材料对西维因的降解性能。结果表明,在模拟太阳光照射下,g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs对西维因的降解率由TiO₂ NTs的29.1%提高到51.8%。光催化活性的提高,与Ag表面等离子体共振效应、Ag优异的电荷传导性以及g-C₃N₄与TiO₂ NTs界面的异质结有关。     

WO3/g-C3N4复合光催化剂制备及其可见光催化性能

将自制层状石墨相氮化碳(g-C₃N₄)和WO₃纳米片均匀混合,经煅烧制备WO₃/g-C₃N₄复合半导体。利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS和PL对其进行表征。结果表明,g-C₃N₄呈现类石墨烯状片层结构,WO₃为纳米片状结构,且分散在g-C₃N₄表面;与WO₃复合后,UV-Vis吸收边发生了红移,拓宽了g-C₃N₄对可见光的响应。以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,考察WO₃/g-C₃N₄的光催化降解性能。WO₃/g-C₃N₄质量比为1∶5时,表现出最佳的光催化活性,可见光照60 min后,RhB降解率可达到94.9%。光催化剂具有良好的稳定性,重复使用6次后,RhB的降解率依然达到88.9%。光催化机制研究表明,超氧自由基(·O₂?)是光催化降解RhB的主要活性物种。      

可磁分离Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备及其性能

为了利用Fe₃O₄的磁响应性及石墨相C₃N₄（g-C₃N₄）优良的光催化活性,首先采用高温热聚合法,以尿素为前驱体制备g-C₃N₄,然后采用水热法合成了可磁分离Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料。利用TEM、XRD、TGA、BET和振动样品磁强计（VSM）等多种测试手段表征分析Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料的形貌、晶型结构、比表面积、成分、饱和磁化强度等。通过模拟太阳光下Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料光催化吸附降解亚甲基蓝（MB）的实验,评价了Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料的吸附性能及光催化性能。结果表明,可磁分离Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料具有较大的比表面积,约为71.89 m²/g;且具有较好的磁性,饱和磁化强度为18.79 emu/g,可实现复合材料的分离回收;光照240 min时,Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料对MB的去除率为56.54%。所制备的Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料具有优良的吸附性能、光催化活性和磁性,并可通过外加磁场进行分离与回收。     

Bi2O3/BiOCl异质复合材料的制备及其光催化性能

本文以五水硝酸铋和氯化钾为原料,利用水热法一步制备了Bi2O3/BiOCl异质复合光催化材料,采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)对样品进行了表征。以罗丹明B为目标降解物,研究n(Bi)/n(Cl)摩尔比对合成Bi2O3/BiOCl异质复合光催化剂的形貌和光催化性能的影响。结果表明:随着n(Bi)/n(Cl)摩尔比的增加,Bi2O3/BiOCl的光催化活性显著增强,在n(Bi)/n(Cl)=1.75时,制备的Bi2O3/BiOCl异质复合光催化材料具有最高的光催化活性。     

无模板剂水热合成Bi12O17Cl2纳米带及其阻燃性能研究

以β-Bi2O3为原料,采用无模板剂水热法制备了Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)对其形貌和结构进行了表征并作为阻燃剂添加到聚氯乙烯(PVC)中评价其阻燃性能。结果表明,适宜的Bi/Cl物质的量比对水热合成Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带及其化学计量比影响显著,当Bi/Cl物质的量比为1∶2.5时,可得到分散性好、形貌均匀的Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带;改变Bi/Cl物质的量比,纳米带中Bi/Cl化学计量比从6∶1变成2.4∶1。初步探讨了Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带可能的生长机理,在水热反应过程中,Bi 3+与Cl-发生络合反应形成BiCln3-n络合物,从而合成Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带。     

g-C3N4/BiOCl 复合光催化剂作为2D/2D异质结用于光催化降解染料性能研究

g-C₃N₄的光吸收和光生载流子的复合问题是限制其高效光催化应用的关键问题,为此本文以煤沥青为前驱体合成碳点(CDs),然后采用超声辅助法制备了CDs/g-C₃N₄复合催化剂。通过TEM、XRD、UV-Vis漫反射光谱、PL光谱、EIS测试和光电流响应测试等表征了催化剂的结构和光学、光电性能。结果表明,CDs引入后能带结构的调控和界面的形成,拓展了复合光催化剂的光吸收范围,促进了光生电子和空穴的有效分离和迁移,从而有利于光催化反应的进行。以罗丹明B (RhB)为模型反应,在可见光照射下,CDs/g-C₃N₄复合催化剂的光催化活性明显高于纯g-C₃N₄,在40 min内就可以实现98.6%的RhB降解率,其降解速率常数是纯g-C₃N₄的6.8倍。活性物种捕获实验表明,降解体系中起主要作用的是•O₂⁻。同时CDs/g-C₃N₄复合催化剂具有良好的稳定性,5次循环反应后,RhB的降解率仍达到97.5%,展示了其在可见光光催化方面较好的应用前景。     

硅藻土/g-C3N4/氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化性能研究

采用半封闭一步热解方法,以三聚氰胺为前驱物制备g-C₃N₄,然后以圆筒状硅藻土(DE)为载体,合成DE/g-C₃N₄复合材料。并选取天然鳞片石墨为基本原料,运用Hummers法合成了氧化石墨烯(GO),在一定量的DE/g-C₃N₄粉末中加入不同质量分数的GO,得到DE/g-C₃N₄/GO三元复合光催化材料。通过SEM、BET、EDS、XRD、FT-IR对样品的晶体结构、形貌等进行表征,研究复合材料对罗丹明B溶液的光催化降解性能。结果表明,当GO的烯掺量为5%时,DE/g-C₃N₄/GO在可见光下,120min时,对RhB的降解率为93.74%,分别比DE/g-C₃N₄和g-C₃N₄提高了15.05%和31.03%。     

WS2/g-C3N4异质结光催化分解水制氢性能及机制

通过溶剂蒸发和二次高温煅烧石墨相碳化氮(g-C₃N₄)纳米片和WS₂纳米片混合物构建WS₂/g-C₃N₄异质结,该异质结保留g-C₃N₄和WS₂主体结构的同时,在界面处形成化学键,确保该异质结的化学稳定性和热稳定性。光催化分解水制氢实验表明,WS₂纳米片含量为3wt%时光催化制氢速率高达68.62 μmol/h,分别是g-C₃N₄纳米片和WS₂纳米片的2.53倍和15.29倍,表明异质结的构建可大幅提升g-C₃N₄的光催化性能,循环实验表明该异质结在5次循环实验后光催化性能没有明显下降,表明该异质结的稳定性较好。光电性能测试表明异质结的构建不仅提高激发电子的转移效率,同时抑制激发电子空穴的复合率,大幅提升激发电子的利用效率,致使光催化分解水制氢速率较g-C₃N₄纳米片和WS₂纳米片大幅提升。      

g-C3N4量子点-TiO2/导电凹凸棒石复合材料的制备及其光催化性能

通过水热法在导电凹凸棒石(C-ATP)表面原位生长TiO₂纳米棒制得毛虫状结构的TiO₂/C-ATP复合材料,然后以TiO₂/C-ATP为载体,在TiO₂纳米棒表面进一步复合g-C₃N₄量子点(CNQD)成功制备了多级结构的CNQD-TiO₂/C-ATP异质结光催化材料。利用XRD、FTIR、SEM/TEM、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis-DRS)、荧光发射光谱(PL)、BET比表面积分析仪和光电化学等技术对样品进行表征。在可见光照射下,考察了样品对盐酸四环素(TC)的光催化降解能力。结果表明:与TiO₂/C-ATP和CNQD相比,CNQD-TiO₂/C-ATP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120 min时,CNQD-TiO₂/C-ATP对TC去除率可达88%。      

g-C3N4/BiOCl复合材料的制备及其光催化性能研究

高温缩聚法合成g-C₃N₄和水热法制备的BiOCl,在室温下通过简单的物理搅拌使片层状g-C₃N₄附着在菊花状的BiOCl上,控制g-C₃N₄的质量分数分别为5%、10%、15%、20%和25%,合成g-C₃N₄/BiOCl复合光催化剂。通过扫描电镜(SEM)、EDS能谱和BET比表面表征方法,揭示了g-C₃N₄/BiOCl复合光催化剂的微观结构;紫外-可见光(UV-Vis)结果显示g-C₃N₄/BiOCl可将光吸收范围延伸到可见光范围,其中BiOCl/CN-10具有更窄的禁带宽度;荧光光谱(PL)证实BiOCl/CN-10抑制光生载流子的复合能力最强;同时对g-C₃N₄/BiOCl降解染料废水罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)的光催化能力进行了评估,结果表明g-C...     

Co3O4/Bi2O3纳米粒子气相光催化降解甲苯的研究

采用微乳法及化学沉淀法制备了复合氧化物Co3O4/Bi2O3纳米粒子，结果表明，微乳法制备的复合氧化物Co3O4/Bi2O3粒子光催化活性更好；活性的提高程度与n（Co）：n（Bi）有关，其最佳配比为0．02：1；随着焙烧温度的增加，光催化活性提高，750℃焙烧的样品催化活性最好。以甲苯为目标反应物，考察了光照强度、甲苯的初始浓度、气相氧浓度、水蒸气含量对甲苯光催化降解反应速率的影响。     

活性炭吸附处理印染废水及再生研究

随着废水零排放的标准与要求不断深化,高效可持续的膜分离水处理技术成为研究热点,但面临着水通量低、易污染等问题。本研究通过石墨相氮化碳(g-C₃N₄)、细菌纤维素(BC)和硫化铋(Bi₂S₃)三者的有机结合,经真空辅助抽滤法制备得到光催化自清洁复合膜。通过一系列表征手段对粉末及膜材料进行物相结构与元素能态分析,研究了g-C₃N₄和Bi₂S₃不同添加量对复合膜染料分离性能的影响规律,探讨了两者在光催化下对染料的降解机制。结果表明,60wt%的g-C₃N₄、10wt%的BC、30wt%的Bi₂S₃与复合膜的综合性能最佳,水通量和截留率分别为23.48 L·m⁻²· h⁻¹和100%,长时间过滤中依然保持16.65 L·m⁻²·h⁻¹的水通量和90%左右的染料截留,在光照下浸泡3 h后通量恢复率达到96.5%,表明了该膜具有良好的光催化自清洁性能。该研究为高通量、可持续分离膜的设计提供了新的思路及基础探索。     

Carbon–Graphitic Carbon Nitride Hybrids for Heterogeneous Photocatalysis

Polymeric graphitic carbon nitride (g-C₃N₄) and various carbon materials have experienced a renaissance as viable alternates in photocatalysis due to their captivating metal-free features, favorable photoelectric properties, and economic adaptabilities. Although numerous efforts have focused on the integration of both materials with optimized photocatalytic performance in recent years, the direct parameters for this emerging enhancement are not fully summarized yet. Fully understanding the synergistic effects between g-C₃N₄ and carbon materials on photocatalytic action is vital to further development of metal-free semiconductors in future studies. Here, recent advances of carbon/g-C₃N₄ hybrids on various photocatalytic applications are reviewed. The dominant governing factors by inducing carbon into g-C₃N₄ photocatalysts with involving photocatalytic mechanism are highlighted. Five typical carbon-induced enhancement effects are mainly discussed here, i.e., local electric modification, band structure tailoring, multiple charge carrier activation, chemical group functionalization, and abundant surface-modified engineering. Photocatalytic performance of carbon-induced g-C₃N₄ photocatalysts for addressing directly both the renewable energy storage and environmental remediation is also summarized. Finally, perspectives and ongoing challenges encountered in the development of metal-free carbon-induced g-C₃N₄ photocatalysts are presented.     

g-C_3N_4/TiO_2对亚甲基蓝光催化性能研究

采用偏钛酸为钛前驱体,三聚氰胺为氮源,制备g-C3N4/TiO2复合纳米光催化材料,研究不同原料配比、焙烧温度及不同焙烧时间制备的g-C3N4/TiO2光催化材料对亚甲基蓝以可见光激发降解亚甲基蓝溶液,考察其光催化活性,采用紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱、三维荧光(FS)光谱进行机理研究。     

CTAB作用下TiO2/g-C3N4的制备及光催化降解偏二甲肼废水

在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作用下,采用水热合成法制备TiO 2/g-C 3N 4复合材料,研究CTAB对复合材料结构及光谱性质的影响。采用XRD、TEM、N 2吸附-脱附、FT-IR、UV-Vis DRS、PL等测试手段对材料进行表征,并在可见光下进行光催化降解偏二甲肼(UDMH)废水实验。结果表明:在CTAB作用下合成的TiO 2/g-C 3N 4复合材料晶型结构完整,TiO 2粒径更小并且在g-C 3N 4片层上均匀分布,具有较大的比表面积和丰富的介孔结构,复合材料的光吸收带边拓展至450nm,光生空穴-电子复合率明显降低。光催化实验表明,可见光条件下反应120min,UDMH的去除率达到了83.2%,相比未添加CTAB制备的TiO 2/g-C 3N 4提升了13.7%。     

Ag3PO4/BigFe4O9复合催化剂的制备及其光催化性能

利用水热法成功地制备得到具有高效光催化活性的Ag3PO4/Bi2Fe4O9复合型光催化剂.使用X-射线多晶粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征,并以罗丹明B为目标降解物对其光催化性能进行研究.结果表明:样品是由纳米Ag3 PO4颗粒负载在片状四边形的Bi2Fe4O9表面组成的,当Ag3PO4的负载量为4wt％时,复合材料的光催化效果最好,在可见光(波长＞420nm)照射下,1.5h内对100mL浓度为10-5mol.L-1罗丹明B溶液的脱色率可达98.7％.     

不同N源无定形TiO2/g-C3N4光催化还原Re(VII)性能

为探究不同N源对无定形TiO₂/g-C₃N₄(TCN)复合材料光催化还原Re(VII)的影响, 通过热分解不同前驱体(尿素Urea、硫脲Thiourea和三聚氰胺Melamine)制备g-C₃N₄, 再分别与无定形TiO₂复合, 制备了三种TCN复合光催化剂。通过不同分析手段对材料进行表征, 并比较了不同TCN复合材料光催化还原去除Re(VII)的活性差异。结果表明, U-TCN(尿素为N源)具有更均匀的表观形貌, 最大的比表面积(474 m²/g), 最优异的光吸收性能, 对Re(VII)的光催化还原效率(90%)明显高于T-TCN(20%)和M-TCN(15%)。通过复合材料的瞬态光电流和电化学阻抗(EIS)分析光催化机理, 证明U-TCN光生电子空穴分离效率最高; 电子顺磁共振波谱(EPR)分析表明U-TCN产生的羟基自由基(?OH)更多, 因此与甲酸反应产生的强还原性?CO₂^-自由基更多, 从而更有利于Re(VII)的还原; 利用同步辐射X射线吸收光谱分析Ti元素价态及配位环境, 表明U-TCN还具有优异的光化学稳定性。本研究揭示了不同N源对所制备TCN复合材料光催化性能的影响, 并发现了一种可用于实际废水中光催化还原去除Tc(VII)的优选材料。