g-C_3N_4/BiVO_4复合光催化剂的制备与光催化性能研究

通过原位复合的方法制备不同配比的g-C3N4/BiVO4复合光催化剂,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、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N2吸附-脱附对所制备的材料进行表征。并通过光催化降解有机染料罗丹明B对其光催化活性进行测试。结果表明,部分g-C3N4附着在BiVO4表面,g-C3N4/BiVO4复合光催化剂比纯的BiVO4光催化效果要好,并且确定了最佳复合比例,同时对复合光催化剂性能提高的机理进行了讨论。     

微波修饰g-C3N4处理罗丹明B模拟废水的研究

以三聚氰胺(C_3H_6N_6)为前驱体,通过高温煅烧制备了g-C_3N_4光催化剂,并用微波辐射法制备了改性g-C_3N_4,用XRD、FT-IR、UV-Vis及PL等对催化剂结构进行了表征。结果表明,微波改性样品光催化活性显著提高,微波辐射7min的催化剂对20mg/L的罗丹明B在可见光下催化降解2h,降解率达到97.03%。     

氮化碳纳米片层的制备及其应用研究进展

石墨相氮化碳(g-C3N4)纳米片层比体相氮化碳具有更大的比表面积,更强的电子-空穴对转移能力,以及更高的载流子分离效率等优点,因此引起科研工作者们的广泛关注和浓厚的研究兴趣,具有广阔的应用前景。本文主要介绍了氮化碳纳米片层几种常见的制备方法,诸如热氧化刻蚀法、化学剥离法、液体溶液剥离法等,并简单介绍了其应用的研究进展。     

新型g-C3N4/CuS复合材料的制备及光催化研究

一步水热法合成CuS修饰的石墨相氮化碳(g-C3N4/CuS)复合光催化剂,通过FE-SEM、XRD、FTIR、UV-Vis-DRS等手段对其进行了表征,利用Cr(VI)溶液考察了g-C3N4/CuS在可见光下的光催化还原性能.实验结果表明,g-C3N4/CuS复合光催化剂的光催化活性明显优于单一的g-C3N4和CuS.可见光照射下,180 min内Cr(VI)的去除率可达70％以上.CuS的引入不仅扩宽了g-C3N4的可见光吸收范围,而且降低了g-C3N4光生电子和空穴的复合率,从而显著提高g-C3N4的光催化活性.该复合材料的催化活性受溶液的pH值影响较大,酸性条件下更有利于光催化反应的进行;共存低浓度腐殖酸对Cr(VI)的去除没有显著影响.g-C3N4/CuS具有良好的可见光催化活性,可用于废水中Cr(VI)的光催化还原去除.     

Visible light-activated degradation of microcystin-LR by ultrathin g-C3N4 nanosheets-based heterojunction photocatalyst

Microcystins (MCs) is a harmful toxin generated by blue-green algae in water, which has seriously threatened the ecological safety of water and human body. It is urgent to develop new catalysts and techniques for the degradation of MCs. A feasible electrostatic self-assembly method was carried out to synthesize BiVO₄/g-C₃N₄ heterojunction photocatalyst with highly efficient photocatalytic ability, where BiVO₄ nanoplates with exposed {010} facets anchored to the g-C₃N₄ ultrathin nanosheets. The morphology and microstructure of the heterojunction photocatalysts were identified by XRD, SEM, TEM, XPS, and BET. The g-C₃N₄ nanosheets have huge surface area over 200 m²/g and abundant mesoporous ranging from 2-20 nm, which provides tremendous contact area for BiVO₄ nanoplates. Meanwhile, the introduction of BiVO₄ led to red-shift of the absorption spectrum of photocatalyst, which was characterized by UV-vis diffuse reflection spectroscopy (DRS). Compared with pure BiVO₄ and g-C₃N₄, the BiVO₄/g-C₃N₄ heterojunction shows a drastically enhanced photocatalytic activity in degradation of microcystin-LR (MC-LR) in water. The MC-LR could be removed within 15 minutes under the optimal ratio of BiVO₄/g-C₃N₄. The outstanding performance of the photocatalyst is attributed to synergetic effect of interface Z-scheme heterojunction and high active facets {010} of BiVO₄ nanoplates, which provides an efficient transfer pathway to separate photoinduced carriers meanwhile endows the photocatalysts with strong redox ability.     

g-C3N4的改性策略以及g-C3N4/Ti3C2异质结研究进展

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）禁带宽度约为2.7 eV,具有可见光响应能力。由于其良好的热和化学稳定性,且形貌和化学结构可调,在光催化领域应用广泛。但由于其带隙宽,对可见光响应范围窄,且光生载流子的复合率高,导致其光催化效率低,可通过改性来改善。本文综述了对g-C₃N₄形貌调控、掺杂和构建异质结等改性策略,以及g-C₃N₄/Ti₃C₂异质结的作用机理、制备方法和在光催化析氢、有机物降解及合成等领域的应用。     

Research progress on modification strategy of g-C3N4 and g-C3N4/Ti3C2 heterojunction

Graphite phase carbon nitride (g-C₃N₄) is a kind of metal-free semiconductor material with a forbidden band width of about 2.7 eV and has visible light response capability. Attributed to its good thermal and chemical stability, adjustable morphology and chemical structure, it is widely used in the field of photocatalysis. However, due to its low specific surface area and wide band gap, its response range to visible light is narrow and the recombination rate of photogenerated carriers is high, resulting in a low photocatalytic efficiency, which can be effectively improved by modification. The two-dimensional material Ti₃C₂ has a narrower band gap compared with other semiconductor materials, and the heterogeneous junction between Ti₃C₂ and g-C₃N₄ is expected to obtain a wider range of visible light absorption and higher photocatalytic efficiency. This article reviews the modification methods of g-C₃N₄ including morphology control, doping and constructing heterojunctions, as well as the action mechanism, preparation methods and applications of g-C₃N₄/Ti₃C₂ heterojunction in photocatalytic hydrogen evolution, organics degradation and synthesis, etc.     

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。     

g-C3N4@WO3纳米棒阵列材料制备及光催化研究

在水热过程中利用乙二酸诱导合成了WO3纳米棒阵列,并将该纳米棒阵列与g-C3N4复合,成功制备出gC3N4@WO3纳米棒阵列复合材料,探讨其光氧化苯酚的能力。结果表明,乙二酸具有诱导WO3纳米棒阵列朝(001)面定向生长的功能,在光催化活性上,g-C3N4@WO3纳米棒阵列复合材料在60 min内对苯酚的光氧化效率可达到94.4%。并分析了光降解的过程中,空穴、羟基自由基是催化过程中的主要活性物质,对g-C3N4@WO3纳米棒阵列复合材料的光氧化性能起着最重要的作用。     

石墨相氮化碳基材料光催化还原除铀研究进展

将光催化技术应用于含铀废水处理具有广阔的前景。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)基催化剂因具有合适的能带结构、出色的稳定性以及光电性能,成为了研究最多的光催化除铀材料。因此本文综述了g-C₃N₄基材料在光催化还原除铀中的研究进展,探讨了光催化除铀的机理、g-C₃N₄基光催化剂的合成技术及研究现状,指出了g-C₃N₄基材料光催化还原除铀的应用挑战并展望了未来的发展前景。     

超薄氧掺杂g-C3N4纳米片的制备及其光催化性能

采用H2SO4与KMnO4为氧化剂，通过对热聚合法合成的原始石墨相氮化碳（g-C3N4）超声辅助氧化剥离，制备了超薄氧掺杂g-C3N4纳米片。基于HRTEM、XRD、AFM、XPS表征，考察了超声辅助氧化剥离对原始g-C3N4形貌、结构的影响；通过可见光催化降解刚果红分析了超薄氧掺杂g-C3N4纳米片的光催化性能；通过UV-vis-DRS、EIS、PL分析，探究了超薄氧掺杂g-C3N4纳米片光催化性能的增强机制。结果表明，对原始g-C3N4超声辅助氧化剥离6 h，可获得比表面积为58.45 cm2 g-1、厚度为1.08 nm的超薄氧掺杂g-C3N4纳米片；超薄氧掺杂g-C3N4纳米片（200 mg L-1）对刚果红（20 mg L-1）在120 min内可实现83%的降解，具有良好的光催化性能；与原始g-C3N4相比，超薄氧掺杂g-C3N4纳米片更有利于催化活性位点的暴露与光生载流子的分离传输，从而具有更好的光催化性能。     

g-C3N4/ZnO复合材料的制备、表征及可见光催化性能

以一步法原位合成了g-C3N4/ZnO异质结复合材料,评价其在可见光下降解亚甲基蓝（MB）的光催化活性,并探讨了g-C3N4/ZnO的光催化机制。运用XRD、FT-IR、SEM和UV-Vis DRS对所合成的复合材料进行表征。结果表明,经复合后g-C3N4和ZnO紧密结合,构建了异质结,提高了光生电子-空穴的分离效率,并且在可见光区表现出较强的光响应性;当g-C3N4的质量分数为19%时,复合材料降解MB的反应速率常数为0.0206min-1,是纯g-C3N4的3.8倍。催化剂重复使用5次,仍保持较高的催化活性。     

Ag3PO4/g-C3N4异质结催化剂可见光降解黄连素

采用原位生长法制备Ag₃PO₄/g-C₃N₄异质结催化剂,在可见光照射下,催化氧化降解废水中的药物大分子黄连素。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）分析催化剂的组成和结构,并测试了Ag₃PO₄/g-C₃N₄降解黄连素的光催化活性。结果表明：利用可见光照射,g-C₃N₄掺杂量为0.7 g时,Ag₃PO₄/g-C₃N₄对黄连素的光催化降解活性最好,可见光反应15 min降解率达到100%,重复4次实验后降解率降至73.2%,其具有较好的光稳定性。自由基捕获实验证明h⁺和·O₂^-在降解黄连素废水中起主要作用,结合UV-vis DRS分析可知,Ag₃PO₄/g-C₃N₄遵循Z型异质结机理。     

In2S3/g-C3N4复合光催化剂的制备及其光催化降解四环素

本文分别采用热缩聚法和水热法合成了g-C₃N₄和In₂S₃,再用简单的机械研磨工艺制备出了In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂的晶体结构、形貌、微观结构和光学性质进行了表征,在可见光照射下,通过降解四环素(TC)来评价其光催化活性。结果表明,研磨比例为1∶4(摩尔比)的In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂表现出最佳的光催化性能,在氙灯下TC的光降解表观速率常数是0.025 1 min^-1,分别是In₂S₃和g-C₃N₄的2.9倍和1.6倍,在自然光下TC的光降解表观速率常数是0.010 4 min^-1,分别是In₂S₃和g-C₃N₄的2.6倍和1.4倍。In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂优异的光催化性能归功于载流子的高效迁移和分离以及增强的光吸收能力。本研究为设计和开发用于抗生素废水处理的可见光响应光催化剂提供了一条有前景的途径。     

g-C3N4/CQDs光催化材料的制备及性能

采用高温热解法制备了石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与碳量子点(CQDs)进行水热复合,得到g-C_3N_4/CQDs复合光催化剂。采用SEM、TEM、FTIR、XRD、UV-Vis/DRS、XPS、N2吸附-脱附等温线手段对制备的复合光催化剂进行了表征,以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/CQDs的可见光催化活性及稳定性。结果表明:与g-C_3N_4相比,g-C_3N_4/CQDs对可见光吸收强度增加,同时其吸收波长向可见光区发生红移;当CQDs含量为1.5%(以g-C_3N_4质量为基准)时,所得g-C_3N_4/CQDs光催化材料的催化活性最佳,其对Rh B的光催化降解率是54.5%,是g-C_3N_4光催化降解率的1.38倍,化学反应动力学拟合相关系数R2=0.9982。且g-C_3N_4/CQDs循环使用3次后,其催化降解率仍保持在50%以上。光催化机理研究表明,空穴(h+)、超氧阴离子自由基(·O2–)、过氧化氢分子(H2O2)和羟基自由基(·OH)都是光催化过程中的主要活性物种,四者氧化作用大小依次为:h+·O2– H2O2·OH。     

g-C3N4/ZnCo2O4微球的制备及光催化降解四环素

以ZnCo2O4微球材料为基础材料,采用溶液分散吸附和100 oC下恒温12 h方法制备了g-C3N4负载的ZnCo2O4复合材料,并采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光电子能谱(XPS)和固体紫外漫反射(Uv-DRS)技术对其进行了表征。ZnCo2O4与g-C3N4之间形成异质结结构,禁带宽度值为1.73 eV。在可见光的照射下,ZnCo2O4的光生电子(e‒)在异质结处的C3N4的离域π键所捕获,有效的促进了ZnCo2O4的光生电子(e‒)和光生空穴(h+)分离,ZnCo2O4的光生空穴(h+)是光催化降解四环素水溶液的主要因素。在可见光下,初始浓度为10 mg/L的四环素水溶液(C22H24N2O8)最高降解率可达到90.02 %。     

g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂的制备及其性能研究

以四异丙醇钛和三乙胺为原料,通过水解法合成TiO2。三聚氰胺于580℃煅烧得到g-C3N4,g-C3N4与TiO2按一定比例混合,在超声波条件下加入适量的甲醇得到复合材料g-C3N4/TiO2。以甲基橙为光催化反应模型考察了复合材料的紫外光催化活性。结果表明,g-C3N4/TiO2具有良好的光催化活性,用量3%时,甲基橙脱色率达96.6%。     

BiOBr/g-C3N4光催化剂的制备及其LED紫光光催化活性

以五水硝酸铋、溴化钾和三聚氰胺为原料,采用溶剂热法制备了摩尔比不同的BiOBr/g-C3N4复合光催化剂,并进行了XRD、SEM和DRS表征分析.以50 W LED紫光灯为光源,采用罗丹明B为目标降解物考察了制备样品的光催化性能.结果表明:摩尔比为1∶1的BiOBr/g-C3N4复合光催化剂的具有最优的光催化性能.机理实验结果表明:超氧自由基(O2·-)和空穴(h+)为BiOBr/g-C3N4复合光催化剂光催化过程最为主要的活性物种.     

片状g-C_3N_4可见光响应催化剂的热聚合法制备及光催化活性

以三聚氰胺为前驱体,通过热聚合法制得片状石墨相氮化碳g-C3N4,采用SEM,TEM,XRD和UV-Vis DRS分析了催化剂的组成、形貌和光吸收性能。以甲基橙为模拟污染物,研究了g-C3N4催化剂的可见光驱动催化活性。结果表明,所得g-C3N4为片状结构,多甲基橙具有较好的可见光催化降解活性。