Cu~(2+)掺杂g-C_3N_4光催化降解甲基橙研究

g-C_3N_4是很有前景的非金属光催化剂之一,但其存在光生电子-空穴复合较严重、光催化效率较低等缺点,严重影响了g-C_3N_4在光催化领域内的应用,对其改性,提高光催化效率,就变得尤为迫切。利用微波合成法将Cu~(2+)掺杂于g-C_3N_4中制备Cu~(2+)/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、红外光谱、比表面吸附等对其进行了表征,并选用偶氮染料甲基橙为目标污染物来衡量Cu~(2+)/g-C_3N_4降解有机污染物的能力。结果发现,微波合成法成功将Cu~(2+)掺杂于g-C_3N_4中,用Cu~(2+)/g-C_3N_4做光催化剂经过6h反应后,对MO降解率提高14%,达到86%,说明Cu~(2+)掺杂g-C_3N_4确实能提高氮化碳降解有机污染物的能力,具有潜在的应用价值。     

Fe~(3+)/g-C_3N_4光催化降解罗丹明B研究

罗丹明B是一种具有致癌、致突变等作用的难降解的工业污染物,如何高效地降解罗丹明B具有很重要的现实意义。本研究通过模板法和高温法配合制备Fe~(3+)/g-C_3N_4,采用X射线衍射分析、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱等对其进行了表征,并以Fe~(3+)/g-C_3N_4为催化剂光催化降解罗丹明B。结果发现,该法成功制取了Fe~(3+)/g-C_3N_4,其对罗丹明B的降解效率较g-C_3N_4提高3.8倍,经过60min反应,98.3%罗丹明B被降解,说明Fe~(3+)/g-C_3N_4能有效地光催化降解罗丹明B,具有潜在的应用前景。     

模板法制备石墨型氮化碳及其光催化制氢性能研究

石墨型氮化碳(g-C_3N_4)因独特的禁带宽度(2.7 e V)、较高的太阳能利用率、较强的热稳定性和化学稳定性被认为是较好的光催化剂,以g-C_3N_4为催化剂利用太阳能光解水制氢对解决能源和环境问题具有重要意义。以SBA-15为模板通过热分解制备g-C_3N_4,通过X-射线衍射图谱、元素分析、X-射线光电子能谱、紫外可见吸收光谱、荧光光谱等对其结构进行了表征,并测定了其光催化制氢性能。结果表明,模板法制备的g-C_3N_4具有较好的光催化制氢性能,经过25h光催化反应后,其制氢速率达到108.3μmol·h~(-1)。     

g-C_3N_4基复合纳米材料光催化性能研究进展

g-C_3N_4可见光利用率高,具有非常好的光催化性能,是一种新型的无金属半导体光催化材料,然而电导率低,易团聚,光生载流子容易复合限制了其在实际生产中的应用。为进一步提高g-C_3N_4基复合材料的光催化性能,研究者做了大量修饰工作,并取得显著成果。本文主要从半导体材料耦合(细分为原子层沉积法和三元纳米材料复合)、贵金属修饰和量子点敏化三个方面概括了近年来对g-C_3N_4的修饰改性工作,探究了g-C_3N_4基复合材料在光催化降解有机污染物、光解水制氢、催化"记忆"效应和降解重金属等不同领域方面取得的成效。指出g-C_3N_4基复合材料发展面临的问题,最后对g-C_3N_4基复合材料未来的发展提出了展望。     

超声调控Ag/g-C_3N_4复合材料及光催化性能研究

通过固相加热制备g-C_3N_4,超声调控获得片层状g-C_3N_4,光照Ag NO3与g-C_3N_4成功制备了Ag/gC_3N_4复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)分析产物的物相和形貌,采用紫外-可见吸收光谱表征样品的光学性能。以罗丹明B为模拟污染物,评价超声样品Ag/g-C_3N_4的可见光(λ≥420nm)催化性能。实验结果表明,与纯g-C_3N_4相比,超声的Ag/g-C_3N_4复合光催化材料在可见光下降解罗丹明B的光催化活性最好。分析表明Ag与g-C_3N_4的协同作用抑制光生电子-空穴的复合是可见光催化活性增强的主要原因。     

β-NaYF_4:(Yb~(3+)/Er~(3+))/g-C_3N_4可见-近红外光催化材料的性能研究

分别以水热法和煅烧法制备出上转换发光材料β-NaYF_4:(Yb~(3+)/Er~(3+))和光催化材料石墨相氮化碳(g-C_3N_4),并将两种材料经研磨法复合。采用了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对复合粉体的结构、形貌和发射光谱进行表征;考察复合比例对粉体可见光和近红外光光催化性的影响。结果表明,复合粉体具有较好的可见光催化效果,且随着gC_3N_4含量的增加而提高。β-NaYF_4:(Yb~(3+)/Er~(3+))/g-C_3N_4复合粉体在980 nm激光的激发下具有近红外光诱导光催化性能,可以拓宽太阳能光谱的利用。     

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复合光催化剂

聚合物类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的独特结构赋予其优良的光催化性能,成为当今研究的热点。g-C_3N_4制备方法简单,原料便宜易得,可作为廉价、稳定、不含金属的可见光光催化剂被广泛应用于催化污染物分解、水解制氢制氧,有机合成及氧气还原。实际应用中,g-C_3N_4光生电荷难分离,科研工作者开发了多种改进方法。本文针对提高g-C_3N_4光催化活性,综述了国内外关于与Ti O2复合改性、与共轭结构石墨烯材料复合改性及等离子共振催化剂复合改性方面的重要研究进展。     

g-C_3N_4-SnO_2复合材料的制备及可见光催化性能研究

文章中,采用两步法合成了g-C_3N_4-SnO_2复合物。首先,通过热缩聚三聚氰胺来合成g-C_3N_4,再利用水热法合成不同质量比的g-C_3N_4-SnO_2复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD),红外光谱(FT-IR),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)等手段对复合光催化剂进行表征。通过在可见光下检测降解亚甲基蓝(MB)水溶液来评估复合光催化剂的光催化活性。结果表明:复合光催化剂由SnO_2和g-C_3N_4组成,其在可见光区的吸收比纯SnO_2和g-C_3N_4有所提高。随着g-C_3N_4在复合物中含量的增多,光催化活性先增加后降低。其中g-C_3N_4含量为71.5%的复合物光催化活性最佳。其对MB的降解可达到34.4%。分别是纯g-C_3N_4和SnO_2的7.0和10.4倍。并且,通过对目标污染物亚甲基蓝的考察,研究了其光催化作用的机理。     

石墨相氮化碳与半导体光催化剂复合研究进展

叙述了近年来国内外石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与半导体复合光催化剂的制备方法、提高其光催化活性途径及常见复合催化剂的研究进展,以进一步揭示在半导体光催化剂复合研究中所面临的主要难题及今后改进措施,认为应继续采用多种手段共同改性g-C_3N_4光催化剂,以便提高其光催化高效性及稳定性;研究其它不同修饰剂对g-C_3N_4的光吸收和光催化协同效应机理、光生电子与空穴在修饰条件下发生分离的物理机制;进一步探索g-C_3N_4光催化全解水反应机制,为g-C_3N_4在处理水中污染物、治理空气污染物、光解水制氢等领域提供更多的应用前景。     

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。     

不同前驱体制备g-C_3N_4光催化性能及稳定性

分别以硫脲、二氰二胺、三聚氰胺和尿素为前驱体,550℃条件下热聚合法合成了g-C_3N_4,样品经扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)、N_2吸附、元素分析等一系列方法进行了表征,可见光条件下降解亚甲基蓝来评价g-C_3N_4的光催化性能。结果表明,以尿素为前驱体合成的g-C_3N_4有着最佳的光学吸收特性、最大的比表面积和最高的C/N摩尔分数,且其显示了最佳的光催化活性,4种前驱体合成的g-C_3N_4均有着较好的稳定性。     

不同前驱体制备g-C_3N_4光催化性能及稳定性

分别以硫脲、二氰二胺、三聚氰胺和尿素为前驱体,550℃条件下热聚合法合成了g-C_3N_4,样品经扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)、N_2吸附、元素分析等一系列方法进行了表征,可见光条件下降解亚甲基蓝来评价g-C_3N_4的光催化性能。结果表明,以尿素为前驱体合成的g-C_3N_4有着最佳的光学吸收特性、最大的比表面积和最高的C/N摩尔分数,且其显示了最佳的光催化活性,4种前驱体合成的g-C_3N_4均有着较好的稳定性。     

g-C_3N_4光催化剂的制备及改性研究进展

作为一种可见光响应的半导体聚合物光催化剂,石墨相氮化碳(g-C_3N_4)在抑制环境污染和解决能源短缺方面具有广阔的应用前景。然而,传统方法合成的g-C_3N_4光催化剂比表面积小、禁带宽度大、光生电子-空穴易于复合,抑制了其光催化活性,需要对其进行改性来提高光催化能力。在介绍g-C_3N_4的制备方法的基础上,综述了g-C_3N_4在元素掺杂、构建有效晶面复合的异质结或纳米复合物及构建等离子体等光催化剂改性方面的研究进展。     

g-C3N4/Bi2O3复合材料的制备及其光催化降解性能的研究

采用固相合成法成功制备了g-C_3N_4/Bi_2O_3复合光催化剂。利用场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究该复合材料的形貌和晶体结构。紫外可见漫反射结果表明,与g-C_3N_4和Bi_2O_3相比,g-C_3N_4/Bi_2O_3半导体的能带间隙变小,可以拓宽光谱响应范围,同时提高复合物中光生载流子的分离和迁移效率。复合材料的光催化降解反应速率常数比g-C_3N_4和Bi_2O_3分别提高了2. 1和3. 9倍,光生电子-空穴对的复合得到有效的抑制。     

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。     

不同结构BiPO_4/g-C_3N_4光催化剂降解亚甲基蓝的研究

采用浓硫酸剥离法制备g-C_3N_4纳米片,利用化学吸附法制备BiPO_4/g-C_3N_4光催化剂。运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对光催化剂的微观结构和界面性质进行了表征,证明了BiPO_4/g-C_3N_4光催化剂的成功制备。5%BiPO_4/g-C_3N_4光催化剂表现出最佳的光催化活性,紫外光下降解亚甲基蓝的表观速率常数是纯BiPO_4纳米棒的1.72倍,是P25的2倍。活性的提高主要归因于核壳结构的形成。     

BiOCl/g-C_3N_4异质结催化剂可见光催化还原CO_2

以KCl、Bi(NO3)3和类石墨氮化碳(g-C_3N_4)为前体,采用水热法成功制备了Bi OCl/g-C_3N_4异质结光催化剂,并进行可见光催化还原CO_2,考察了催化剂的活性及稳定性,同时研究BiOCl:g-C_3N_4(摩尔比)、催化剂用量和光照强度对光催化还原CO_2的影响。结果表明,在水蒸气的存在下,Bi OCl/g-C_3N_4较纯BiOCl和g-C_3N_4具有更高的光催化还原CO_2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,Bi OCl:g-C_3N_4摩尔比为1:1的异质结催化剂显示了最高的光催化还原CO_2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Bi OCl和g-C_3N_4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。     

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。     

G-C_3N_4/CeO_2光催化剂的制备及其还原CO_2的性能研究

环境和能源问题是人类在21世纪面临的两个重大问题。利用有效的光催化剂将CO_2催化转化为碳氢燃料既有利于改善环境,又可以缓解能源问题。将类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与氧化铈(Ce O2)复合形成异质结复合材料作为光催化剂。利用XRD、TEM、FT-IR、DRS、光致发光等手段对制备的光催化剂进行表征,表征结果表明中空氧化铈纳米球分布在g-C_3N_4表面,引进氧化铈增强g-C_3N_4的光学性能;在可见光条件下进行光催化还原CO_2的实验,光催化结果表明,氧化铈的引进提高了g-C_3N_4的光催化效率。