CdS-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备及其光催化性能

以硫脲和四水合硝酸镉为前驱体,设计了低比例、高比例两种不同石墨相氮化碳（g-C₃N₄）与CdS质量比,以简单的软化学法制备了CdS-g-C₃N₄复合光催化剂,采用SEM、XRD、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、FTIR、物理吸附等对CdS-g-C₃N₄复合光催化剂的结构和性能进行表征,并通过NO光催化降解实验探究了CdS-g-C₃N₄复合光催化剂在可见光下的光催化活性。结果表明:低CdS质量比的CdS-g-C₃N₄复合光催化材料中,当CdS与g-C₃N₄质量比为7%时,CdS-g-C₃N₄复合光催化剂的降解效果最好,降解率达31%;低g-C₃N₄质量比的CdS-g-C₃N₄复合光催材料中,当g-C₃N₄与CdS的质量比为5%时,CdS-g-C₃N₄复合光催化剂的降解效果最佳,降解率为36%。CdS与g-C₃N₄质量比为大比例的CdS-g-C₃N₄复合光催化剂中,当CdS与g-C₃N₄的质量比为4:1时,CdS-g-C₃N₄复合光催化剂的降解效率最高,达33%。且g-C₃N₄与CdS质量比为5%的CdS-g-C₃N₄复合光催化剂具有良好的光稳定性,降解效果最佳。      

硼掺杂石墨相氮化碳及其光催化性能研究

以硼砂、硼酸、氧化硼为硼源对石墨相氮化碳(g-C_3N_4)进行硼掺杂,通过一系列实验确定了最优的掺杂硼源、掺杂温度和掺杂比例,并对掺杂处理方法进行了优化。通过XRD、UV-Vis、XPS、FT-IR、PL、TEM和SEM等手段对样品进行表征分析,以罗丹明B为降解用污染物测试样品的光催化活性。结果表明:硼的掺入拓宽了样品对可见光的响应范围,减小了样品的能带宽度,提高了对可见光的利用率,同时抑制了光生电子-空穴的复合,增加了比表面积,进而显著提高了样品的光催化性能。其中样品B-CN(1∶6)光催化活性最高,其光催化降解罗丹明B的速率常数是g-C_3N_4的3.1倍。     

一步法合成磷掺杂石墨相氮化碳及其光催化性能

以尿素(CO(NH₂)₂)和磷酸氢二铵((NH₄)₂HPO₄)作为原料, 通过热聚合法制备了磷(P)掺杂石墨相氮化碳(g-C₃N₄)材料(P-CN)。通过X射线衍射、红外光谱、X射线光电子谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外可见漫反射光谱和N₂吸附-脱附对样品进行了表面形貌及结构表征, 通过对罗丹明B(RhB)的降解实验, 研究了样品的可见光催化性能, 对其催化机理进行了分析。结果表明, 合成过程中磷原子的掺杂会取代g-C₃N₄中的C原子, 从而改变g-C₃N₄的表面形貌和电子结构。在可见光条件下, P-CN材料表现出优异的光催化性能, 其对RhB的降解速率明显优于纯氮化碳。其中3%P-CN样品催化活性最高, 反应30 min时, RhB降解率达到96.8%。分析认为, P原子对g-C₃N₄中的C原子的取代使P-CN样品表面处于富电子状态, 并导致P-CN样品导带位置升高, 光电子还原性增强。这些电子与水中的溶解氧形成超氧自由基(·O₂^-), 从而使得光催化性能显著提高。     

ZnO复合石墨相氮化碳纳米片的制备及其光催化性能研究

为了提高石墨相氮化碳光催化性能,本文以尿素、硫脲、醋酸锌为前驱体,通过氧化热剥离与共混煅烧法分别制备g-C₃N₄纳米片和ZnO/g-C₃N₄异质结复合材料,并采用TEM、FTIR、XRD、UV-Vis DRS、BET等表征手段对制备的催化剂进行结构表征。以罗丹明、大肠杆菌为探针,考察了催化剂的光催化降解性能和抑菌活性。结果表明：以尿素和硫脲为前驱体,经过氧化热剥离处理后能得到的g-C₃N₄ 2D纳米片,其比表面积更大、光催化性能更加优异,且其对罗丹明的降解率较未剥离的g-C₃N₄提高了21.2%。在40 min氙灯照射下,纯g-C₃N₄并未表现出良好的抑菌性能,而通过ZnO复合制备的ZnO/g-C₃N₄异质结复合材料,在光催化降解率和抑菌活性方面均有很大提高,其中复合20%ZnO制得的ZnO异质结复合材料表现出最佳的光催化性能...     

二元碱金属共掺杂石墨相氮化碳的制备及光催化性能评价

以三聚氰胺为母体、以双组分碱金属为熔盐制备了钾-钠共掺杂石墨型氮化碳(g-C₃N₄)光催化剂,并用X射线衍射光谱(XRD)、紫外可见光谱(UV-Vis)、N₂吸附脱附、X光电子能谱(XPS)、荧光光谱(PL)等分析手段对产物进行了表征。结果表明,通过改变碱金属熔盐量,能将氮化碳价带(VB)能级从+1.55 V调控到+2.27 V、导带(CB)能级从-1.10 V调控到-0.27 V,同时碱金属的引入抑制了氮化碳晶粒的生长,降低了光生电子-空穴对的复合概率,提高了氮化碳的比表面积以及对可见光的吸收。以罗丹明B(RhB)为目标物研究了系列氮化碳在可见光驱动下的催化能力,实验结果表明,二元碱金属的掺入大大提高了催化剂降解和矿化罗丹明B的能力,并表现出良好的稳定性。     

层状石墨相g-C_3N_4氮化碳的简易制备和表征

以三聚氰胺为前驱体,在氮气保护下进行高温热处理,借助X射线衍射、红外光谱、元素分析手段对产物进行表征。结果表明,在较低的400℃进行热处理时,前驱体中的N、H原子即开始逸出,产物中有层状g-C3N4的衍射峰出现,但是前驱体分解不完全。在500℃及高于500℃进行热处理时,可制备出纯态的g-C3N4,并且随着热处理温度的逐渐升高,所得产物的氮、碳原子比及其结构与理想层状石墨相g-C3N4差异逐渐减小。     

氧化铋/石墨烯复合物的室温固相制备与光催化性能

采用室温固相法成功制备得到纳米Bi_2O_3和Bi_2O_3/石墨烯纳米复合物,利用拉曼光谱仪等表征手段对所得产物进行表征。研究结果表明,纳米Bi_2O_3为球状颗粒,尺寸为100～300nm,颗粒团聚,Bi_2O_3/石墨烯复合物的形貌尺寸约为100nm,球状颗粒负载于层状的石墨烯上。研究了所得产物对水溶液中甲基橙的光催化降解性能。结果发现Bi_2O_3与石墨烯复合后,光催化性能有一定提升。在紫外光照射下,Bi_2O_3/石墨烯在60min即可实现对污染物的完全降解。     

g-C_3N_4/BiVO_4复合光催化剂制备及其光催化性能研究

以三聚氰胺、硝酸铋、偏钒酸铵、硝酸、氨水等为主要原料,在热解法合成g-C_3N_4基础上,通过水热法合成g-C_3N_4/BiVO_4复合光催化剂。采用XRD、SEM、BET和UV-Vis等对合成产物的物相组成、微观形貌和光催化性能进行表征,通过降解亚甲蓝溶液对试样的光催化性能进行评价。结果表明:g-C_3N_4/BiVO_4复合光催化剂的光催化性能较纯BiVO_4和g-C_3N_4有显著提高,当g-C_3N_4∶BiVO_4(理论合成质量比)=0.4∶1、水热温度为140℃、水热时间为10 h条件下,合成的g-C_3N_4/BiVO_4复合光催剂具有最佳光催化性能,在高压汞灯照射150 min条件下,对亚甲蓝溶液(10 mg/L)的降解率为80.8%,比相同条件下纯BiVO_4和g-C_3N_4的光催化效率分别提高47.5%和22.1%,且光催化反应符合一级动力学方程。     

类石墨氮化碳/伊利石复合材料的制备及其可见光催化性能

以伊利石为载体、双氰胺（C₂H₄ N₄）为类石墨氮化碳（g-C₃N₄）前驱体,采用液相浸渍-热聚合联合工艺制备出一种可见光响应的g-C₃N₄/伊利石光催化复合材料。利用XRD、FESEM、AFM、UV-Vis、BET及PL对样品的微观结构、界面特性及光学性能进行检测分析,同时考察g-C₃N₄/伊利石光催化复合材料在可见光照射下光催化降解环丙沙星（CIP）的效果。结果表明：相比纯g-C₃N₄,g-C₃N₄/伊利石复合材料在可见光下具有更高的光催化性能,其光催化速率是纯g-C₃N₄的11.26倍;伊利石与g-C₃N₄构成的复合结构能够有效地抑制光生载流子的复合,改善了纯g-C₃N₄材料的吸附性能和光催化活性。     

石墨相氮化碳光催化剂研究进展

通过对石墨相氮化碳(g-C_3N_4)光催化剂修饰改性,以便控制光生电子-空穴对的复合,从而使得其光催化活性得到改善。非金属掺杂g-C_3N_4光催化剂能够拓展其光谱响应范围,从而提高了g-C_3N_4的量子效率;贵金属沉积修饰g-C_3N_4光催化剂,能够优化g-C_3N_4光催化剂表面电子结构、促进光生电子与空穴对的快速分离,改善催化剂表面化学吸附状态;通过半导体偶合,使得催化系统的载流子的分离效率得到改善,进而拓展了催化材料对光谱的吸收范围,提高了复合催化剂的光活性。阐述了近年来国内外非金属掺杂、贵金属沉积、半导体复合g-C_3N_4光催化剂在污水处理、光催化分解水产氢等领域中应用的研究进展,并提出在g-C_3N_4光催化剂修饰改性研究中存在的关键问题和以后努力的方向。     

改进固相法制备LiFePO4/C正极材料及其性能

采用改进的固相反应法制备了掺碳的磷酸铁锂正极材料,并用XRD,SEM,元素分析,红外光谱及激光粒度分布仪等对样品进行了测试分析.结果表明,样品具有单一的橄榄石结构和较好的放电平台(约3.4V),粒度较小粒径分布均匀,0.1C首次放电比容量为137.8mAh/g,循环20次后容量保持率为92.6%,以1C倍率首次放电比容量为129.6mAh/g,循环20次后容量下降10.8%.     

Ag-P共掺杂石墨相氮化碳及其可见光降解性能研究

以硝酸银为银源、次磷酸钠为磷源、双氢胺为氮化碳前驱体,制备了磷银共掺杂氮化碳(P/Ag-CN)。通过X射线衍射、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光分光光度计、荧光光谱、BET对样品进行了结构表征,通过光催化降解亚甲基蓝对其进行了光催化性能分析。结果表明：通过元素掺杂有效地改善了直接热缩聚法所得氮化碳比表面积小、光生电子-空穴复合率高的缺陷。与纯g-C₃N₄相比,P/Ag-CN的形貌由紧密堆积的层状结构转变为类似棉花糖的疏松结构,同时展示出更高的比表面积和更优异的光催化性能。当Ag掺杂量为2.5%、P掺杂量为3.0%时,银磷共掺杂g-C₃N₄的光催化性能最优,可达90.02%,其一阶反应速率常数分别是同等掺杂量时单掺杂样品的5.6倍和3.5倍,是纯g-C₃N₄的7.62倍。     

BiVO_4/rGO的水热控制合成及其光催化性能研究

以氧化石墨烯(GO)为模板,以乙二胺四乙酸(EDTA)为络合剂,采用水热控制合成方法制备了矾酸铋/还原氧化石墨烯(BiVO_4/rGO)复合光催化剂。利用XRD、FT-IR、SEM、TEM、UV-Vis和BET对BiVO_4/rGO复合光催化剂进行了表征与分析。结果表明,GO较大的比表面积有利于单斜相多面体结构的BiVO_4晶体在其表面的分散,BiVO_4颗粒尺寸约在80~100nm;BiVO_4/rGO的禁带宽度为2.21eV,低于BiVO_4的2.32eV,更利于电子和空穴的产生;BiVO_4的平均孔径为3.54nm,比表面积为12.17m2/g,而BiVO_4/rGO的平均孔径为4.32nm,比表面积为16.04m2/g;BiVO_4/rGO复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)的降解在100min达到稳定,降解率为88.49%,而相同条件下的纯BiVO_4对MB的降解率为65.56%,BiVO_4/rGO复合光催化剂的活性更高的原因是rGO为电子受体为光生电子和空穴提供了转移通道,可以抑制电子和空穴的复合。     

理化所可控合成氮缺陷石墨相氮化碳光催化材料

<正>石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种新型的非金属光催化材料,在可见光范围内具有一定的光吸收,同时还具有很好的热稳定性、化学稳定性和光稳定性,被广泛应用于光催化产氢、水氧化、有机物降解、光合成以及二氧化碳还原等。中国科学院理化技术研究所研究员张铁锐团队多年来集中纳米材料的可控设计以及光电催化性能的研究,前期     

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)用于光催化产氢的研究进展

随着社会与科技的飞速进步,化石能源急剧消耗,并且环境污染问题日益严重,寻找一种可持续的环境友好燃料能源成为了一个被广泛研究讨论的问题。半导体光催化剂的出现,为解决该问题提供了一条新途径,半导体光催化剂可以在光照的情况下通过分解水将太阳能转化为氢能,实现一种绿色环保的高热值能源的可持续生产。在众多的半导体光催化剂中,g-C_3N_4凭借制备方法简单、成本低廉、稳定性好以及合适的能带结构等优点而备受关注,但是由于其光生电子和空穴转移慢且易复合、光吸收范围较窄以及较低的比表面积,使其光催化性能不够理想,近几年众多学者针对这些问题开展了大量研究,以提升其光催化性能。本文针对g-C_3N_4的改性研究重点综述了元素掺杂改性和构建半导体异质结两方面的研究进展,归纳了目前存在的问题,提出了相应的解决建议,并对后续的发展趋势做出了展望。     

固相法制备LiMnPO4/C及其电化学性能的研究

分别采用传统高温固相法、以表面活性剂辅助所制NH4MnPO4·H2O为前驱体的高温固相法合成了LiMnPO4/C材料,运用XRD、SEM、充放电测试、电化学交流阻抗频谱(EIS)等表征手段考察了不同制备方法对材料结构与性能的影响。结果表明,以表面活性剂辅助所制NH4MnPO4·H2O前驱体来合成LiMnPO4/C材料,可以显著减小初始晶粒尺寸至约30nm。表面活性剂种类对二次颗粒的形貌、结构和电性能有显著影响。以P123为辅助表活剂时,所制材料确保了小晶粒与低团聚的结构特性,有利于其与锂盐高温反应时得到相更纯、晶面生长更优、晶化度更高、与电解液接触面积更大、锂离子扩散更容易、电性能更优的LiMnPO4/C材料。该材料0.2C容量达116.6mAh/g,5C放电容量达79.8mAh/g,且在各倍率下均保持优良循环稳定性。