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。     

热聚合法制备Fe/g-C3N4及其性能研究

采用热聚合法制备不同煅烧时间的铁掺杂改性石墨相氮化碳(Fe/g-C3N4)催化剂,通过XRD、UV-vis DRS、PL等对其表征分析。结果表明,4 h Fe/g-C3N4在光催化-类芬顿反应中具有最佳活性,30 min对MB的降解率高达93.29%。     

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。     

超分子前体制备g-C3N4/g-C3N4同质结及光催化性能研究

通过混合煅烧二氰二胺水热法和三聚氰胺-三聚氰酸共沉淀法制备的超分子前驱体,制备了兼具多孔纳米片和中空纳米管形貌的g-C₃N₄/g-C₃N₄同质结（CN-HP）。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、光致发光光谱（PL）等对光催化剂进行了表征。结果表明,CN-HP-1/1在75 min内对亚甲基蓝（MB）的降解率可达99.8%,伪一级动力学常数为4.02 h^-1,是块体g-C₃N₄的5倍,同时单位比表面积的反应常数提升至单体的1.8倍。PL测试表明,合适比例的三聚氰胺-三聚氰酸（MCA-H、MCA-P）超分子制备的同质结,其光生电子-空穴复合率较单体g-C₃N₄进一步降低。自由基捕获实验表明,光生空穴是光催化降解过程中的主要活性物种,并结合X射线光电子能谱价带谱测试提出了Z型电子传输机制。     

硫酸根改性g-C3N4制备与催化性能研究

采用酸水热后处理法制备了具有优异光催化合成双氧水性能的硫酸根改性石墨相氮化碳纳米棒催化剂。采用XRD、N2吸附脱附、UV-Vis、FTIR、SEM、XPS、TPD、EIS及PL对催化剂进行表征。结果显示：硫酸根的引入改变了催化剂的结构性质，光学性质和氧气吸附能力。所制备的硫酸根改性氮化碳催化剂的双氧水平衡浓度为2.7 mmol/L，是纯氮化碳的2.7倍。     

BiOCl/g-C3N4异质结催化剂可见光催化还原CO2

以KCl、Bi（NO₃）₃和类石墨氮化碳（g-C₃N₄）为前体,采用水热法成功制备了BiOCl/g-C₃N₄异质结光催化剂,并进行可见光催化还原CO₂,考察了催化剂的活性及稳定性,同时研究BiOCl：g-C₃N₄（摩尔比）、催化剂用量和光照强度对光催化还原CO₂的影响。结果表明,在水蒸气的存在下,BiOCl/g-C₃N₄较纯BiOCl和g-C₃N₄具有更高的光催化还原CO₂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,BiOCl：g-C₃N₄摩尔比为1：1的异质结催化剂显示了最高的光催化还原CO₂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BiOCl和g-C₃N₄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。     

硫酸根改性g-C3N4的制备及其催化性能

采用酸水热后处理法制备了具有优异光催化合成双氧水性能的硫酸根改性石墨相氮化碳纳米棒催化剂。采用XRD、N_2吸附脱附、UV-Vis、FTIR、SEM、XPS、TPD、EIS及荧光光谱对催化剂进行表征。结果显示:硫酸根的引入改变了催化剂的结构性质、光学性质和氧气吸附能力。以高压钠灯为光源,乙二胺四乙酸为空穴捕获剂,所制备的硫酸根改性氮化碳催化剂的双氧水平衡浓度为2.7 mmol/L,是纯氮化碳的2.7倍。所制备的硫酸根改性氮化碳催化剂的双氧水平衡浓度为2.7 mmol/L,是纯氮化碳的2.7倍。     

超分子前驱体制备磷掺杂三维g-C3N4及光催化性能

采用超分子自组装法和化学沉淀法,以三聚氰胺、三聚氰酸为原料,以磷酸铵为P掺杂剂,制备P掺杂三维石墨相氮化碳（g-C3N4）MNP-x（x表示当三聚氰胺为0.01 mol时磷酸铵的添加质量,下同）,通过XRD、FTIR、XPS、SEM、UV-Vis和光致发光（PL）等对MNP-x进行表征,运用光催化降解染料罗丹明B（RhB）反应来评价MNP-x的光催化性能,使用自由基捕获剂验证光催化反应中起作用的活性基团,并推测反应机理。结果表明,最佳条件下制备的MNP-0.08,相较未掺杂P的g-C3N4（MN）,SEM显示,MNP-0.08形貌由一维管状变为三维花束状;XPS证实,P原子取代部分C原子掺杂到g-C3N4结构单元;PL显示,MNP-0.08提高了电子-空穴对（e--h+）的分离能力;UV-Vis显示,MNP-0.08改变了能带结构,价带（VB）从1.96 eV变为2.00 eV,导带（CB）从0.7 eV变为0.75 eV,,能带间隙值（Eg）从2.66 eV变为2.75 eV;经验证,?O2-作为主要的活性基团使MNP-0.08光催化降解RhB能力得到提高,反应速率常数（k）为0.02816 min-1,是MN（k=0.00955 min-1）的2.95倍;能带结构改变、P作为富电子中心促进载流子分离和P掺杂诱导高电荷转移并使受激电子局部化,这三种协同效应使MNP比MN具备更高的光催化性能。     

多孔g-C3N4基光催化材料的制备及应用研究进展

多孔g-C₃N₄基光催化材料由于具有较高的比表面积、丰富的反应活性位点和较短的电子传递路径等特点,能较好地解决块体g-C₃N₄基材料存在的比表面积小、光生载流子复合快及可见光利用效率低等问题,因而具有广阔的发展前景和应用潜力。本文主要从以下方面进行综述：多孔g-C₃N₄基光催化材料常用的制备方法,包括硬模板法、软模板法、水热合成法、热聚合法、超分子自组装法;多孔g-C₃N₄基材料在光催化领域的应用,包括光解水制氢、光催化降解有机污染物、光催化去除氮氧化物和光催化还原CO₂等;最后指出了当前影响多孔g-C₃N₄基光催化材料发展的关键问题,并对其在光催化领域的应用前景进行了展望。     

不同烷基链长Janus g-C3N4的乳化性能及光催化应用

在石蜡-水乳液界面,使用不同烷基链长的溴代烃对纳米石墨相氮化碳(g-C3N4)单侧接枝改性得到了一系列Janus g-C3N4,用XRD、UV-vis、FT-IR、SEM等进行表征,荧光显微镜、接触角测试其乳化性能,苯甲醇光催化氧化为探针反应考察其催化性能.结果表明:用C4、C8、C12和C16改性的Janus g-C...     

g-C3N4基光催化剂改性的研究进展

针对石墨相氮化碳(g-C3N4)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-C3N4的改性和优化方法,包括设计g-C3N4零维、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...     

改性高岭石/g-C3N4复合材料光催化性能

采用酸碱刻蚀和热聚合法相结合的方法,以介孔高岭石(PK)为载体,双氰胺为前驱体,成功制备出一种可见光响应能力强、光催化效率高的新型二维层状介孔高岭石基光催化复合材料.通过X射线衍射、Fourier变换红外光谱、扫描电镜、比表面积测试、紫外-可见吸收光谱、电化学阻抗谱等检测方法,对光催化复合材料的晶体结构、分子组成、微观...     

AgVO3/g-C3N4复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

使用水浴沉淀法制备AgVO3/g-C3 N4复合材料,对其进行紫外漫反射光谱(UV-vis DRS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等表征.通过降解RhB情况评估复合材料光催化性能.实验改变AgVO3比例,探究AgVO3含量对复合物光催化性能的影响.结果表明,2％AgV...     

石墨相氮化碳(g-C3N4)的制备及其在单原子电催化中的应用研究进展

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)具有独特的电子结构和优异的化学稳定性,近年来不仅被作为不含金属组分的催化剂和催化剂载体,广泛应用于有机官能团的选择性转换、光催化分解水、氧还原和Au、Pd、Ag、Pt等贵金属的负载,还被作为绿色储能材料和硬模板剂用于H_2、CO_2的存储和纳米金属氮(氧)化物的制备等,在能源和材料相关领域逐渐引起人们的关注。综述了近年来g-C_3N_4的合成方法及其在单原子电催化中的应用研究进展,尤其是负载型金属催化剂的研究进展。最后对其未来的发展趋势进行展望。     

LED光源下g-C3N4催化降解抗生素的研究

本实验采用热缩聚合法,以三聚氰胺为原料制备石墨相氮化碳(g-C_3N_4)。以g-C_3N_4为光催化剂,LED光源下进行降解四环素的研究。考察四环素初始浓度、催化剂用量、溶液初始温度、初始pH值等因素对光催化降解的影响。并通过正交实验优化其降解条件。实验结果表明:在四环素初始浓度为60mg·L~(-1)、催化剂用量为25mg·L~(-1)、实验初始温度为24℃、溶液初始pH值为9,降解率最高可达到85.89%。     

Co3O4/g-C3N4复合光催化剂降解罗丹明B的研究

为提高石墨相氮化碳(g-C3N4)的光催化性能,采用3D花状ZIF-Co与g-C3N4混合热处理的方法制备了3D花状Co3O4/g-C3N4复合光催化剂,并将其用于光催化降解罗丹明B模拟染料废水。结果表明:当ZIF-Co与g-C3N4的质量比为5%时,制备的Co3O4/g-C3N4的光催化性能最佳,在可见光下照射30 min,其对罗丹明B的降解率可达90%以上,且该催化剂的重复稳定性好。在降解罗丹明B的过程中活性基团的作用顺序为·O2->h+>·OH。     

BiOI/g-C3N4光催化降解甲基橙研究

以三聚氰胺为前驱物采用热聚合法制备了石墨相氮化碳（g-C₃N₄）,并在其表面原位合成了碘氧化铋（BiOI）,构筑了石墨相氮化碳-碘氧化铋复合材料。采用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、紫外可见漫反射仪（UV-Vis-DRS）等对催化剂进行了表征。结果表明,当BiOI与g-C₃N₄物质的量比为0.5时,BiOI/g-C₃N₄催化剂具有高分散的BiOI颗粒及适中的禁带宽度,吸附和降解甲基橙性能最佳。回流温度为120 ℃时制备的BiOI/g-C₃N₄催化剂具有适中的粒径、比表面积和表面羟基浓度,吸附和降解甲基橙性能最佳,且该催化剂具有良好的重复使用性能。     

MoO3/g-C3N4复合材料的制备及光催化性能

以三聚氰胺和四水合钼酸铵为前驱体,采用水热法制备了MoO₃/g-C₃N₄复合光催化剂。利用X-射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）及紫外-可见漫反射仪（DRS）等对制备的样品进行了表征。表征结果显示,棒状的三氧化钼负载在层状C₃N₄表面,复合材料的光吸收能力有一定的增强。材料可见光催化降解亚甲基蓝（MB）溶液的实验表明,三氧化钼和g-C₃N₄所复合产生的异质结具有较好的吸收光强度及催化降解性能,尤其是5%（质量分数）MoO₃/g-C₃N₄复合材料光催化降解率最好,达到95.7%,高于纯三氧化钼和g-C₃N₄。自由基与空穴捕获实验表明,·O₂^-是光催化反应中的主要活性物种。MoO₃/g-C₃N₄复合材料在4个循环周期内表现出了优异的稳定性。