g-C3N4光催化材料改性研究进展

针对石墨相氮化碳(g-C₃N₄)比表面积小、光生载流子复合快和可见光利用效率低等缺点,阐述了g-C₃N₄的改性方法,包括形貌调整、离子掺杂、半导体复合,旨在增大比表面积,加快电子-空穴对的分离,拓宽可见光响应范围;同时讨论了相应的改性方法对光催化性能的影响,从而达到提高光催化性能的目的;对g-C₃N₄的未来发展趋势进行了展望。     

氮化碳改性光催化材料在水污染治理中的应用

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种具有良好热稳定性和化学稳定性的光催化材料，具有制备原料及制备方式多样、形貌结构易调控等特征。g-C₃N₄及其改性材料在去除水体中重金属、有机污染物和氨氮等污染物方面得到高度关注。但因其存在光生电子-空穴对易复合、可见光响应范围窄、比表面积较小等缺点，在实际应用中受到限制。概述了g-C₃N₄材料的改性方法，如形貌调控、掺杂和构建异质结等，归纳了改性g-C₃N₄材料对水体中重金属、有机污染物和氨氮等污染物去除的相关研究，同时探究了不同制备方式得到的改性g-C₃N₄材料对水体中污染物的去除效果，以及在去除污染物过程中所涉及到的相关反应机理。最后对g-C₃N₄改性材料现阶段存在的问题进行了总结，并对未来的研究方向做出展望，为今后水体中污染物的去除研究提供参考。     

g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展

光催化技术在太阳能资源利用方面呈现出良好的应用前景,已受到世界各国的广泛关注。g-C₃N₄是一种二维结构的非金属聚合物型半导体材料,具有合成简单、成本低、化学性质稳定、无毒等特点,在环境修复和能量转化方面应用潜力较大。但g-C₃N₄存在对可见光吸收能力差、比表面积小和光生载流子复合速率高等缺点,限制了其实际应用。构筑异质结光催化剂是提高光催化效率的有效途径之一。基于Ag基材料的特点,前人对g-C₃N₄/Ag基二元复合光催化剂进行了大量研究,并取得显著成果。本文总结了近年来AgX(X=Cl, Br, I)/g-C₃N₄、Ag₃PO₄/g-C₃N₄、Ag₂CO₃/g-C₃N₄、Ag₃VO₄/g-C     

SiO2/g-C3N4复合粉体制备及其光催化性能

以Stöber法制备出的二氧化硅(SiO₂)微球和三聚氰胺为原料,两者按一定质量比混合后得到前驱体,通过煅烧该前驱体可成功获得SiO₂/g-C₃N₄复合粉体。利用XRD、SEM、UV-Vis和BET等表征手段对获得的复合粉体进行物相组成、形貌、可见光吸收性能以及比表面积大小等进行分析和测试。结果表明,改进的Stöber法制备出的球形SiO₂平均粒径约为200 nm,具有良好的分散性。SiO₂/g-C₃N₄复合粉体中SiO₂含量约为75%(质量分数)时,其比表面积最大,约为23.7 m²/g。同时,以罗丹明B和亚甲基蓝为目标污染物,在可见光照射下,探究了不同g-C₃N₄负载量SiO₂/g-C₃N₄复合粉体的光催化性能。结果表明,随着复合粉体中g-C₃N₄含量的降低,复合粉体的可见光催化活性反而逐渐升高,g-C₃N₄含量约为25%(质量分数)时复合粉体光催化降解罗丹明B和亚甲基蓝效果最好。原因可归结为,复合粉体的强吸附增强了可见光催化性能。     

g-C3N4复合材料光/光电催化废水处理研究进展

简述了g-C₃N₄材料的结构和特性,综述了光催化废水处理的g-C₃N₄基纳米复合材料以及g-C₃N₄复合可见光半导体电极及光电催化应用,提出了g-C₃N₄基纳米复合材料在废水处理应用中的可行策略。     

g-C3N4基材料光催化分解水产氢的研究进展

由于化石燃料大量消耗导致的能源危机和环境问题日趋严重，将氢能作为一种替代传统能源的绿色能源成为当下的研究热点。用以光催化分解水产氢的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)基材料不仅制氢规模大，而且投入成本少，近年已成为产氢的最优方案之一。但通过对g-C₃N₄改性，可有效提高其产氢效率，并解决g-C₃N₄材料固有的可见光响应范围窄、电子—空穴复合严重、光催化产氢效率低等问题。本文回顾了近年来各种基于g-C₃N₄基材料光催化分解水产氢的方法和手段，重点介绍了g-C₃N₄光解水产氢的机理、g-C₃N₄的掺杂改性，并总结了影响g-C₃N₄基材料光催化分解水产氢效率的因素。最后，讨论了g-C₃N₄基材料光催化分解水产氢的一些关键限制条件和未来前景。     

Z型SnO/g-C3N4光催化剂的制备及其性能研究

通过热聚合法并辅助超声沉淀法,以g-C₃N₄为原料制备了SnO/g-C₃N₄复合光催化材料。利用XRD、FTIR、FESEM、DRS和PL等表征手段对制备的样品进行形貌和结构分析。以RhB为探针分子,在可见光下考察SnO/g-C₃N₄复合材料的光催化性能。结果发现,SnO/g-C₃N₄复合材料形成了Z型异质结,其光催化性能比单一g-C₃N₄显著提高,当RhB初始浓度10 mg/L,光催化剂用量为0.1 g/L时,在19 W的低功率紫外灯下辐射120 min后,RhB的降解效率可达93.28%,其反应速率常数为单一g-C₃N₄的6.2倍。自由基猝灭实验发现,在降解有机污染物时,SnO/g-C₃N₄中主要的活性物种为·OH和·O^-₂,对SnO/...     

g-C3N4/TiO2复合材料的制备及可见光催化降解硝基苯

采用原位合成法在TiO₂纳米管上沉积g-C₃N₄对材料进行改性,通过改变尿素的质量浓度制备了一系列不同负载量的g-C₃N₄/TiO₂复合材料(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g·L^-1 g-C₃N₄/TiO₂ NTs),然后在可见光条件下考察了g-C₃N₄/TiO₂复合材料光催化降解硝基苯的性能,并对材料做了相关的表征分析和自由基清除实验。结果表明：将g-C₃N₄负载到TiO₂纳米管上可以显著提高光催化活性,可能是由于g-C₃N₄和TiO₂之间形成了异质结,延长了载流子的寿命,阻碍了电子与空穴的复合,从而提升了复合材料的光催化活性。     

改性TiO2对染料废水选择性吸附及催化强化研究

采用高温热解法制备g-C₃N₄,与Na₂CO₃改性的TiO₂纳米材料通过溶剂热法得到g-C₃N₄/Na₂CO₃-TiO₂复合催化剂。对催化剂的结构和形貌进行了表征,并研究了材料对活性黄、碱性品红混合染料废水的催化降解及选择性吸附性能。结果表明,制备的催化剂的比表面积和总孔容分别为纯TiO₂的1.34倍和1.47倍。当催化剂的投加量为1.0g/L,g-C₃N₄与TiO₂的质量比为15%,光反应90 min活性黄的去除率为佳可达93.9%。改性复合后的催化剂具有选择吸附性,选择性系数达到5.09,是纯TiO₂的5.3倍。     

石墨相氮化碳纳米片膜研究进展

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）纳米片由于具有本征孔、高孔密度、高稳定性、高力学强度、大比表面积、化学环境可调节等特性,在气体分离、渗透汽化、脱盐等膜分离工艺中具有独特的优势,从而引起了研究人员的广泛关注。本文介绍了g-C₃N₄纳米片的结构和性质,总结了g-C₃N₄纳米片的制备方法,阐述了不同形式的g-C₃N₄纳米片基分离膜,讨论了g-C₃N₄纳米片膜在分离中的应用,提出了g-C₃N₄纳米片膜的存在的问题和未来的发展趋势。     

NiVP-PBA/g-C3N4赝电容复合材料的构筑及其CDI脱盐性能研究

以PBAs纳米粒子为模板，通过简单共沉淀法、水热反应法和气相沉积法制备出多金属磷化物NiVP-PBA/g-C₃N₄复合材料。利用电子显微镜、X射线衍射仪、N₂吸附/解吸测试仪、电化学工作站等对复合材料进行表征分析。结果表明，NiVP-PBA/g-C₃N₄材料具有中空核壳立方体结构，g-C₃N₄作为高导电性的改性剂均匀包裹在NiVP立方体外。此外，该材料的比表面积为23.43 m²/g,比电容达到80.09 F/g,具有77.63 mg/g的高脱盐能力。中空核壳结构的NiVP-PBA/g-C₃N₄电极具有优良的脱盐能力。     

g-C3N4/Fe3O4/MnO2光催化剂制备及光催化性能研究

以尿素和铁盐为原料，负载了MnO₂，利用原位沉淀法与煅烧法制备g-C₃N₄/Fe₃O₄/MnO₂复合材料。使用XRD、FT-IR、UV-Vis DRS对合成的部分光催化剂进行表征。结果表明：g-C₃N₄为类石墨的层状结构，Fe₃O₄和Mn O₂通过分子间作用力与g-C₃N₄复合。在不同反应条件下的可见光诱导的光催化实验表明，当m(Mn)∶m(g-C₃N₄/Fe₃O₄)=1∶1时，g-C₃N₄/Fe₃O₄/MnO₂复合材料具有出色的降解污染物的能力，其中光降解反应的优化条件为g-C₃N     

热聚合制备氮掺杂氮化碳光催化性能研究

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种多功能光催化剂，由于其具有可调节的电子能带结构和伴随2.7 eV合适带隙能量的有效光收集等优点，已逐步应用于降解水体污染物特别是有机染料。但由于体相g-C₃N₄比表面积小，光生电子-空穴对复合速率快，光催化效率受到限制。因此，可以对g-C₃N₄进行元素掺杂以提高其光催化降解性能。在此主要介绍了氮有效掺杂g-C₃N₄,减小带隙的同时抑制电子-空穴对的快速复合，从而极大地提高了催化性能。     

CeO2/g-C3N4复合光催化剂的制备及其性能研究

采用高温聚合有机物前驱体的方法,以三聚氰胺为前驱体,制得类石墨型氮化碳(g-C₃N₄)粉末,采用水热法制得CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂,对其进行了表征,考察了CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂在可见光下处理亚甲基蓝的性能,并对CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂进行回收实验、吸附实验以及光催化动力学分析。结果表明,CeO₂/g-C₃N₄中g-C₃N₄和CeO₂分别为石墨相和萤石相,复合CeO2使得g-C₃N₄的吸附性能有了大的提高,15 min能达到吸附平衡,吸附82.5%的亚甲基蓝;45 min后对亚甲基蓝处理率达到99.45%,远远快于g-C₃N₄。CeO₂/g-C₃N₄在5次使用后仍然可以保持73.1%的净化效果。亚甲基蓝处理过程包括吸附和光解2部分,光解反应符合一级动力学方程。     

微流控技术辅助制备多孔石墨相氮化碳(g-C3N4)块体及其性能研究

设计了适用于微流控系统的原位生成酸催化聚乙烯醇/戊二醛凝胶反应体系并用于g-C₃N₄多孔微球粒径与形貌的可控制备,以无机粘结剂和多孔微球为原料实现氚兼容的多孔g-C₃N₄块体的制备。考察了凝胶组成成分、煅烧模式对微球比表面积与机械强度的影响,以及无机黏合剂质量分数、微球粒径对g-C₃N₄块体比表面积与机械强度的影响。结果表明,微球粒径对块体材料性能有显著影响,在相同成型黏合剂质量分数下,微球粒径增加79.5%块体材料的比表面积提高205%,而机械强度仅降低了42%。4.5 K低温气体吸附实验结果表明,所制备的g-C₃N₄多孔块体吸附层对氢气和氦气的选择性系数可达13.02。     

多元复合Co3O4/g-C3N4光催化性能研究进展

Co₃O₄/g-C₃N₄材料是一种可见光复合光催化材料，但很难同时满足理想光催化剂的诸多要求，限制了其实际应用能力。本文梳理了国内外利用金属粒子、金属氧化物、金属基材料、碳材料和磁性Fe₃O₄等对Co₃O₄/g-C₃N₄复合改性的研究进展，介绍了其制备方法、应用、光催化增强机理等。本文将对后期Co₃O₄/g-C₃N₄光催化剂的改性研究提供参考，以期获得性能更优的复合材料。     

C掺杂g-C3N4/PVDF纳米纤维膜的制备及其可见光降解性能研究

本文通过高温煅烧乙酰胺和尿素混合物,成功制备了在可见光下具有优异光催化降解性能的C掺杂g-C₃N₄材料,然后将C掺杂g-C₃N₄和PVDF共混,通过静电纺丝制备了具有优异光催化性能的C掺杂g-C₃N₄/PVDF复合纳米纤维膜。结果表明,当乙酰胺与尿素的质量比为5%时,所制备的C掺杂g-C₃N₄粉末的光催化性能较好,乙酰胺的掺杂改性既改变了g-C₃N₄形貌结构,又改善g-C₃N₄的禁带宽度,从而进一步有效提高了C掺杂g-C₃N₄材料的光催化活性;当粉末掺杂比为12%时,所制备的PVDF纳米纤维复合膜光催化降解罗丹明B的效率达89.12%;复合纤维膜经过4个循环的光催化降解实验后,对罗丹明B的光催化降解效率保持在80%以上,解决了传统光催化剂难以回收和催化剂易被包覆而失效的问题。     

Bi2WO6/g-C3N4复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

以尿素、硝酸铋、钨酸钠等为主要原料,在热缩聚法制备g-C₃N₄的基础上,通过水热法制备Bi₂WO₆/g-C₃N₄复合光催化剂。在模拟太阳光照射下,研究Bi₂WO₆/g-C₃N₄复合光催化剂对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,复合光催化剂相比于单体光催化剂的性能有显著提高。在Bi₂WO₆与g-C₃N₄质量比为2∶1、水热温度为180℃、水热时间为12 h条件下,复合光催化剂的性能最好。光照时间210 min时,甲基橙降解率达到了98.15%,相比于单体Bi₂WO₆和g-C₃N₄光催化剂的效率分别提高了25.1%和37.7%,且光催化降解过程符合一级动力学方程。复合光催化剂具有优异的稳定性,经过4次重...     

复合催化剂Bi5O7I/g-C3N4的制备及其光催化降解盐酸四环素的研究

以三聚氰胺、五水合硝酸铋和碘化钾等为原料合成了一系列不同质量分数的复合催化剂Bi₅O₇I/g-C₃N₄,利用XRD、SEM、XPS和UV-Vis等手段对其进行表征。研究了不同质量分数的复合催化剂Bi₅O₇I/g-C₃N₄光催化降解盐酸四环素的活性,并对其光催化反应机理进行了探索。结果表明,所制备的Bi₅O₇I/g-C₃N₄复合催化剂具有中空结构,其禁带宽度减小,光催化效率提高;在所有样品中Bi₅O₇I/g-C₃N₄-5%催化活性最高;在降解过程中起主要作用的活性基团是超氧自由基（·O^-₂）,其次是羟基自由基（·OH）,作用最小的是空穴（h⁺）。     

ZIF-67衍生Co3O4/g-C3N4复合材料光催化降解盐酸四环素废水的研究

将ZIF-67与g-C₃N₄按一定质量比复合制备Co₃O₄/g-C₃N₄复合光催化材料,并以此来提高Co₃O₄的光催化性能。利用XRD、SEM和FT-IR对复合材料结构、性能和元素分布进行表征。结果表明,当盐酸四环素(TC-HCl)质量浓度为3 mg/L、质量分数为3%的Co₃O₄/g-C₃N₄投加量为15 mg且pH为中性时,催化剂光催化性能最佳,90 min降解盐酸四环素效率达到了91.1%。3%Co₃O₄/g-C₃N₄复合光催化剂重复使用5次后,其降解率仍可达到88.5%,表明该材料具有一定的光催化稳定性和重复利用性。体系自由基捕获实验证明,产生了·O^-₂、h⁺、·OH...