六方棱柱状Ag/g-C3N4光催化剂的制备及光催化活性研究

通过水热还原法制备了银负载的石墨碳氮化物(Ag/g-C_3N_4)光催化剂。采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和能量色散光谱仪对催化剂样品进行表征。结果表明,制备的Ag/g-C_3N_4光催化剂呈六方棱柱状,且单分散的Ag纳米粒子沉积在g-C_3N_4表面。光催化降解罗丹明B实验表明,AgNO3与g-C_3N_4质量比为0.15∶1时,Ag/g-C_3N_4光催化剂表现出最佳的降解性能,降解常数约为纯g-C_3N_4降解常数的6倍。     

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。     

g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能研究

采用经硫酸处理过的三聚氰胺热解制备g-C_3N_4,利用光照还原在其表面负载Ag颗粒,再通过原位沉积法沉积上AgCl和TiO_2,制得g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2复合催化剂。既而采用XRD、TEM、FT-IR、UV-Vis-DRS和PL等分析手段对材料进行表征。并用10mg催化剂、50mL 15mg/L甲基橙溶液作为反应体系进行光催化实验。光照80min后,g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2光催化剂对甲基橙的降解率为99.35%。相同条件下,g-C_3N_4、g-C_3N_4/Ag和g-C_3N_4/TiO_2催化剂对甲基橙的降解率分别为34.29%、45.33%和55.84%。该结果表明,复合材料g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2具有优异的光催化性能。优异的光催化性能得益于材料中g-C_3N_4、Ag、AgCl和TiO_24种组分间的协同作用。     

g-C3N4量子点修饰球形Bi2WO6及其光催化活性增强机制

采用水热法制备三维分级结构Bi_2WO_6,在此基础上采用浸渍-焙烧法将g-C_3N_4量子点成功沉积在Bi_2WO_6的表面,获得Z-型结构g-C_3N_4/Bi_2WO_6光催化剂。采用XRD,FE-SEM,TEM,UV-Vis-DRS测试手段对催化材料的组成、形貌和光吸收特性进行表征。以亚甲基蓝(MB)和对硝基苯酚(p-NPh)为模型污染物,考察g-C_3N_4量子点表面修饰对Bi_2WO_6光催化活性的影响。结果表明:所得Bi_2WO_6为三维分级多孔结构,孔尺寸约为10nm,浸渍-焙烧法可将尺寸约5nm的g-C_3N_4量子点沉积在其二级结构纳米片表面。Z-型结构g-C_3N_4/Bi_2WO_6光催化剂的催化活性优于纯Bi_2WO_6的,且10%g-C_3N_4/Bi_2WO_6(质量分数)异质光催化剂对MB的降解表观速率常数(k_(app))分别为纯Bi_2WO_6和g-C_3N_4的4.5倍和5.8倍,对p-NPh的k_(app)分别为纯Bi_2WO_6和g-C_3N_4的2.6倍和1.6倍。O■是光催化过程中的主要活性物种。g-C_3N_4量子点与Bi_2WO_6形成异质结,有利于拓宽光响应范围的同时有效抑制了Bi_2WO_6光生电子与空穴的复合,从而提高了催化剂的活性。     

Ag_2CO_3/Ag/g-C_3N_4 Z-型异质结的制备及可见光催化降解RhB

通过煅烧处理和沉淀反应合成以Ag纳米粒子为电子媒介的Z-型光催化剂Ag_2CO_3/Ag/g-C_3N_4。在可见光照射下,降解RhB评价Ag_2CO_3/Ag/g-C_3N_4复合物的光催化活性。结果表明:Ag2CO3/Ag/g-C3N4样品显示出比纯Ag_2CO_3和g-C_3N_4更强的光催化活性,当g-C3N4与Ag_2CO_3/Ag质量比为20%时,复合物呈现出最好的光催化性能,这归因于在Ag_2CO_3和g-C_3N_4间形成的Z-型异质结构,其有效促进电子转移速率和光生电子-空穴的分离。Z-型异质结构扩展了可见光吸收波长范围(从450nm到670nm),这是由于Ag纳米粒子表面离子共振的结果。捕获实验证实,在光催化降解RhB反应中,·O_2~-和空穴h~+是主要活性物质,·OH是次要活性物质,并提出了增强光催化活性的机理。     

Z型BiVO_4/GO/g-C_3N_4复合材料的制备及其可见光下催化性能（英文）

Z-型光催化剂可以有效增强电荷分离,从而改善光催化剂的活性。采用浸渍–煅烧和水热法两步制备Z型BiVO_4/GO/g-C_3N_4光催化剂,并用不同手段对其进行表征。在BiVO_4/GO/g-C_3N_4的光催化过程中,GO纳米片作为BiVO_4和g-C_3N_4之间的快速传输通道,可以抑制电子–空穴复合,显著促进电荷分离,提高三元异质结的氧化还原能力。与单组分或二元复合物相比,该催化剂具有良好的光降解罗丹明B(RhB)的能力。在可见光照射下,它能够在120 min内降解85%RhB,空穴(h~+)在反应中起主要作用。该工作为三元光催化剂体系提供了简单的制备方法,其中g-C_3N_4通过GO与BiVO_4偶联,光催化活性显著提高。     

g-C_3N_4/MnO_2复合光催化剂的制备及可见光下降解四环素性能

通过原位生长法制备了g-C_3N_4/MnO_2复合光催化剂,利用XRD,FTIR和UV-vis DRS等方法表征材料的结构和光学性质,并考察在可见光照射下降解四环素的性能。结果表明,MnO_2的引入增强了g-C_3N_4对可见光的吸收;g-C_3N_4/MnO_2复合材料的光催化活性较单体得到提升,在可见光照射90 min内对TC降解率可达77.1%,经过5次循环实验后,对TC的降解率仅下降4%,复合材料具有良好的稳定性;机理研究表明,·O~(2-)是反应体系中的主要活性物质,g-C_3N_4与MnO_2之间形成了Z型异质结,促进了光生电子-空穴的转移,提高了光催化活性。     

以不同前驱物制备的g-C_3N_4与BiVO_4的复合光催化剂及其增强的可见光催化性能

采用3种前驱物在同样的条件下,煅烧处理得到类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),且分别与BiVO_4进行复合得到了BiVO_4/g-C_3N_4复合光催化剂。通过X射线衍射、红外光谱和紫外-可见分光光度计等表征手段证明了3种前驱物制备的g-C_3N_4及BiVO_4/g-C_3N_4复合催化剂的形成,并分别在可见光下考察其对罗丹明B(RhB)的光催化氧化降解性能。结果表明,由尿素制备的g-C_3N_4(CN-U)相较于由三聚氰胺和硫脲制备的样品(CN-M和CN-T),其对RhB的光催化降解活性更高,归因于其较大的比表面积与更高的氧化能力;制备的BiVO_4/g-C_3N_4复合催化剂对RhB降解活性均优于纯光催化剂,当BiVO_4与g-C_3N_4质量比为10%(wt,质量分数,下同)时最佳,且10%BiVO_4/CN-U的光催化活性最高。BiVO_4/g-C_3N_4复合催化剂由于两者界面高效的电荷转移,有利于光生载流子的分离。     

铋系复合光催化剂的制备及其对双酚A光催化降解研究

将氧化铋(Bi_2O_3)与三聚氰胺或盐酸胍混合煅烧,通过原位晶相合成法制备了界面紧密接触的碳三氮四复合碳酸氧铋(g-C_3N_4/Bi_2O_2CO_3)和碳三氮四复合氯氧化铋(g-C_3N_4/BiOCl)复合光催化剂。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱仪等分析手段对复合光催化剂的结构和性能进行了分析表征。结果表明:Bi_2O_2CO_3和BiOCl纳米片均是从g-C_3N_4体相中生长出来,从而导致铋系氧化物和g-C_3N_4界面间的紧密接触。紫外-可见漫反射光谱分析结果表明,g-C_3N_4/Bi_2O_2CO_3和g-C_3N_4/BiOCl复合光催化剂的可见光吸收能力均优于g-C_3N_4和Bi_2O_3。在可见光照射下,复合光催化剂对双酚A表现出优越的降解性能。此外,探讨了复合光催化剂的光催化机理。由于g-C_3N_4和Bi_2O_2CO_3或BiOCl界面间的紧密接触导致了光生载流子的有效分离,从而提高了复合光催化剂的光催化活性。     

零维/二维Bi_2S_3/g-C_3N_4异质结的原位构建及光催化性能

采用简单的一步溶剂热法,以硝酸铋为铋源,硫代硫酸钠为硫源,将Bi_2S_3纳米粒子原位修饰在g-C_3N_4纳米片上,成功制备了零维/二维Bi_2S_3/g-C_3N_4异质结。利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis、荧光光谱以及电化学分析方法等手段对所制备的光催化材料进行了表征。在可见光照射下,以罗丹明B(RhB)为模型污染物,研究其光催化降解效率。结果表明,Bi_2S_3以纳米颗粒的形式分散于g-C_3N_4纳米片上,形成了零维/二维异质结结构,拓宽了g-C_3N_4在可见光区的吸收,降低了电子-空穴对的复合概率;与纯g-C_3N_4相比,Bi_2S_3/g-C_3N_4异质结表现出更高的光催化效率。同时,Bi_2S_3/g-C_3N_4催化剂具有良好的光催化稳定性,经过5次循环后其光催化活性基本稳定。     

Co_3O_4/g-C_3N_4复合材料的制备及光催化降解甲基橙

采用水热、煅烧制备Co_3O_4/g-C_3N_4复合催化剂。用IR、XRD、TEM、UV-Vis、电化学对复合材料分析结果表明,Co_3O_4均匀地附着在g-C_3N_4的表面,形成异质结。阻抗曲线表面异质结能够促进空穴和光生电子的转移和分离。在可见光照射下,当15%Co_3O_4/g-C_3N_4复合材料做为光催化剂,其光催化降解甲基橙的降解率可达90%,并拟合符合动力学一级方程,多次循环利用性能几乎不变。     

原位合成法制备Ni/Fe共掺杂g-C_3N_4及其光催化性能研究

以三聚氰胺、硝酸铁和硝酸镍为原料,采用一锅法原位制备了一系列Ni和Fe共掺杂的g-C_3N_4(Ni/FeC_3N_4)材料。采用X射线粉末衍射和扫描电子显微镜表征了材料的形貌与结构,采用X射线光电子能谱分析了掺杂离子的化学状态,采用紫外-可见漫反射光谱和光致发光光谱进一步分析了Ni/Fe-C_3N_4的半导体性质。结果表明:所制备的复合材料与纯g-C_3N_4相比具有大的比表面积,Ni/Fe掺杂降低了g-C_3N_4的带隙宽度,抑制了光生电子-空穴对的复合,有效提高了其对甲基橙的光催化降解效率。     

高效Mn/ZnO-Ag纳米复合光催化体系的简易制备及研究

本研究使用简易高分子网络凝胶法制备了不同Mn含量掺杂的ZnO及Mn、Ag共掺的ZnO纳米光催化剂.在模拟太阳光下通过降解有机染料亚甲基蓝(MB)来研究样品的光催化性能.XRD和SEM证实,Mn的掺入减小了样品的晶粒尺寸,但改善了样品的颗粒分布.通过XPS能谱发现催化剂中存在Mn2+和Mn3+,且随Mn离子掺杂量的增加,Mn3+/Mn2+比例增大.PL光谱显示,Mn/ZnO-Ag体系的发光强度较纯ZnO显著降低,其中当Mn浓度为1％(摩尔分数)时展现出最高效的光生载流子分离.结果表明,Mn掺杂显著增强了ZnO对可见光的吸收,但在一阶光降解动力学方程中并未发现显著的光催化活性提升,而Mn/ZnO-Ag样品在保持较好光学性能的同时大幅提高了ZnO的光催化活性.结合光催化测试结果发现,Mn/ZnO-Ag样品光催化性能的提升与其对可见光利用率的提高、Mn离子间价态变化及Mn离子与Ag粒子间的协同作用有关.这为系统性提升ZnO的光催化活性提供了一种有用的途径.     

硅藻土/g-C_3N_4复合材料的制备及其可见光增强活性（英文）

采用浸渍-焙烧法制备了具有可见光响应活性的硅藻土/g-C_3N_4复合光催化材料。利用TG、XRD、FE-SEM、HR-TEM、FT-IR、XPS、UV-Vis-DRS和PL谱等手段对其物相组成、形貌和光吸收特性进行表征。以Rh B的光催化降解为探针反应评价催化剂的活性。光催化结果表明,2.32wt%硅藻土/g-C_3N_4复合材料对Rh B有较高的催化活性,光催化降解的速率常数是纯g-C_3N_4的1.9倍。自由基捕获实验表明,·O_2~–是Rh B在硅藻土/g-C_3N_4复合材料上光催化降解的主要活性物种。光催化活性提高的主要原因在于硅藻土和g-C_3N_4之间静电作用有利于光生电子-空穴在g-C_3N_4表面的迁移,进而提高g-C_3N_4的光催化活性。     

基于催化活性提升的g-C_3N_4的表面活化、敏化及功能化研究进展

石墨型氮化碳(g-C_3N_4)是一种富电子的有机半导体,在最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)之间存在的带隙为2.7 eV,具有较好的光催化性能。与传统的光催化剂相比,g-C_3N_4不含金属元素,带隙较窄,化学稳定性好,结构易于调控且制备简单,因此逐渐成为光催化剂发展的热点。然而,由富氮有机前驱体热缩聚形成的g-C_3N_4由于不完全聚合而仍存在大量的结构缺陷。在光催化反应中,结构缺陷往往充当电子-空穴对的复合中心,极大降低了电荷分离效率,导致光催化活性下降。另外,g-C_3N_4的导电性较弱,导致体相中的光生电子迁移至表层需消耗巨大的能量,进而引起光生电子的还原势能降低,也降低了g-C_3N_4的催化效果。此外,块状g-C_3N_4还存在比表面积小、液相分散性差等缺点。综上,g-C_3N_4催化剂的稳定性、催化活性欠佳,极大地限制了其相关领域的发展。近几年,开发高稳定性、高催化活性的g-C_3N_4催化剂成为研究的热点。近年来,研究者们已经采用了诸如模板法、元素掺杂、共聚合、贵金属沉积或半导体复合等改性方法来提升g-C_3N_4的光催化活性,并将其应用于光解水析氢、有机污染物降解、人工光合作用、抗菌和有机官能团选择性转换等领域。但是上述改性方法主要基于g-C_3N_4的电子特性对其基体进行调控。通常催化反应主要在光催化剂表面进行,因此对g-C_3N_4进行表面改性是提升其光催化活性更为经济和有效的方法。本文综述了g-C_3N_4表面改性的研究进展,首先分析了g-C_3N_4的表面官能团状态,然后分别从活化、敏化及表面功能化三个方面综述了gC_3N_4表面改性的研究现状,最后对其未来的发展方向进行了展望。     

流化床化学气相沉积法制备CNT/Fe-Ni/TiO2及其光催化性能研究

以Fe-Ni/TiO2为催化剂,采用流化床化学气相沉积法(FBCVD)在TiO2表面原位生长碳纳米管(CNT),得到CNT/Fe-Ni/TiO2复合光催化剂.通过SEM、XRD、UV-Vis等方法表征其结构和性能,以亚甲基蓝溶液降解为模型考察其光催化性能.结果表明:Fe-Ni/TiO2催化剂在FBCVD过程中,镍主要起到了CNT生长催化活性位的作用;在生长CNT后的复合光催化剂中,比例较低的Fe3+主要作为电子俘获剂,抑制TiO2光生电子空穴的复合;Ni和CNT共同起到将电子迅速地从TiO2中导出,从而降低光生电子空穴复合几率的作用.三者的协同作用显著改善了TiO2的光催化性能.其中Fe和Ni掺杂量分别为0.25mol%和4.75mol%样品的光催化活性较高,生长CNT后得到的复合光催化剂对亚甲基蓝的降解效率较纯TiO2提高约70%.     

ZnFe_2O_4/g-C_3N_4对甲基橙的紫外光催化降解行为

采用浸渍法制备了铁酸锌/石墨烯氮化碳(ZnFe_2O_4/g-C_3N_4)负载型光催化剂,对制得的催化剂样品进行了表征,并考察了其在紫外光下对甲基橙的降解效率。结果表明:ZnFe_2O_4/g-C_3N_4催化剂对甲基橙的降解催化活性明显提高,并随着ZnFe2O4掺杂量的增加而增大,ZnFe2O4掺杂量为6.0%(wt,质量分数)制得的ZnFe2O4/gC3N4对浓度10mg/L甲基橙140min后的紫外光降解率达100%。     

Ag-TiO2光催化剂的制备、性能及机理研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ag-TiO2光催化剂粉体,研究了不同制备条件对样品性能的影响,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,研究了其光催化性能,分析了Ag掺杂提高光催化性能的机理。结果表明,Ag离子的掺杂拓展了TiO2在可见光区的光谱响应范围,降低了光生电子和空穴的复合几率;在普通日光灯下,当Ag的掺杂量为n(Ag)∶n(TiO2)=0.1%,热处理温度为400℃条件下制备的样品催化性能最好,其光催化活性显著高于Degussa P25。     

茶渣生物炭/g-C_(3)N_(4)复合材料可见光催化还原水中U(Ⅵ)的特性EI北大核心

以茶渣为原料,三聚氰胺为前驱体,采用高温热聚合法制得茶渣生物炭/石墨相氮化碳(TBC/g-C_(3)N_(4))复合材料。采用SEM,XRD,XPS,UV-Vis DRS,PL和EIS对光催化剂的形貌、结构及光电特性进行表征,研究TBC/g-C_(3)N_(4)复合材料在可见光照射下光催化还原U(Ⅵ)的性能,并探讨TBC/g-C_(3)N_(4)复合材料光催化还原U(Ⅵ)的机理。结果表明:当TBC的质量分数为5%,初始pH值为4,催化剂用量为1 g/L时,可见光照射30 min后TBC/g-C_(3)N_(4)复合材料对U(Ⅵ)的去除率可达99.64%,远高于g-C_(3)N_(4)(58.8%)。TBC/g-C_(3)N_(4)复合材料循环5次后对U(Ⅵ)的去除率仍在80%以上,表现出良好的稳定性。TBC的加入使得g-C_(3)N_(4)禁带宽度从2.63 eV减少为2.14 eV,拓宽可见光吸收范围,促进光生电荷的分离,降低光生电子-空穴对的复合率,从而提升TBC/g-C_(3)N_(4)复合材料的光催化活性。     

苝四羧酸二酰亚胺修饰增强g-C_(3)N_(4)光催化性能EI北大核心CSCD

以3,4,9,10-苝四甲酸二酐和L-天冬氨酸为原料,合成水溶性苝二酰亚胺衍生物N,N′-二(2-丁二酸基)-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(PASP)。采用水热法将PASP接枝在g-C_(3)N_(4)上,制备PASP改性g-C_(3)N_(4)复合光催化剂(g-C_(3)N_(4)-PASP)。通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)和固体荧光光谱等对g-C_(3)N_(4)-PASP的组成、结构、形貌和光学性质等进行表征,考察g-C_(3)N_(4)-PASP对水溶液中模型污染物亚甲基蓝(MB)的光催化降解活性。结果表明:g-C_(3)N_(4)与PASP经水热反应,可通过酰胺键共价结合;相比纯g-C_(3)N_(4),g-C_(3)N_(4)-PASP比表面积显著增大,吸收带边红移至614 nm,同时PASP修饰可促进g-C_(3)N_(4)材料表面光生电子和空穴分离,进而有效提升光催化活性。在可见光(λ>420 nm)照射下,g-C_(3)N_(4)-PASP对MB的降解率60 min内可达99.4%,降解速率常数k约为g-C_(3)N_(4)的2倍。