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。     

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。     

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。     

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。     

g-C3N4/BiVO4异质结的制备及其在环境治理中的应用

通过负载法成功制备了g-C₃N₄/BiVO₄异质结,采用XRD、SEM、BET、UV-Vis DRS、Mott Schottky、SPV等技术对样品的结构与性质进行分析,以光催化降解RhB和光催化还原CO₂评价其光催化活性。结果表明,g-C₃N₄和BiVO₄能带结构匹配,能够组成“Z”型异质结,并有效提高光生载流子的分离效率,同时保留g-C₃N₄导带电子较强的还原性和BiVO₄价带空穴较强的氧化性,最终提高光催化活性,其中当g-C₃N₄的负载量为3%时,样品展现了最佳的光催化活性,在光催化降解RhB实验中,经过180min光照后,降解率达到95.3%,反应速率常数达到0.0166min^-1;而在光催化还原CO₂的实验中,经过4h光照后,CO和O₂的产量达到70....     

构建Bi2O2CO3/g-C3N4异质结光催化完全氧化苯甲醇至苯甲醛

在保证选择性的前提下高效光催化氧化苯甲醇为苯甲醛仍然是当下面临的一个巨大挑战。g-C₃N₄的价带位置适中,具有温和的氧化能力,已被开发用来光催化氧化苯甲醇以保证反应的选择性,但由于其电子空穴复合率高导致反应的转化率难以提升。由于Bi₂O₂CO₃的超薄片层结构不仅可以增加催化剂的比表面积形成更多的活性中心,同时可以形成局部电场,更有效地分离光生电子-空穴对,因此通过构建Bi₂O₂CO₃/g-C₃N₄异质结来加快光生载流子分离进而提升反应速率。其中最优的催化剂可以在反应9 h后使苯甲醇完全氧化为苯甲醛,降低了分离成本。     

Ga2SSe/g-C6N6异质结光催化水分解的第一性原理研究

通过第一性原理计算，本文研究了Ga₂SSe/g-C₆N₆范德华异质结的光催化性质。结果表明，Ga₂SSe/g-C₆N₆异质结具有交错的能带排列，界面处形成从Ga₂SSe层指向g-C₆N₆层的内置电场，构成II型异质结，有利于光生电子空穴对的有效分离。另外，带隙值合适且具有从可见光到紫外光的宽光学吸收光谱，其带边位置跨越了分解水的氧化还原电位，满足光催化水分解的要求。该研究结果为基于Ga₂SSe/g-C₆N₆异质结的设计提供了理论参考。     

非贵金属助催化剂Ni3C修饰Zr-MOF/g-C3N4异质结加速电荷转移改善光催化析氢性能

负载助催化剂被广泛认为是提高光催化效率的有效方法。本文设计合成了非贵金属Ni₃C纳米颗粒修饰的Zr-MOF/g-C₃N₄异质结,并将其用于光催化析氢反应。结果表明,Ni₃C助催化剂不仅改善了复合材料中光生载流子的电荷分离和转移能力,而且降低了催化剂表面析氢过电位,可以大大提高Zr-MOF/g-C₃N₄的光催化析氢活性。在优化Ni₃C负载量后,Zr-MOF/g-C₃N₄/Ni₃C(4.8%)复合材料在可见光下的析氢速率可达3.405mmol·h^-1·g^-1,是Zr-MOF/g-C₃N₄析氢速率的7.2倍。     

ZnO/g-C3N4异质结光催化材料的制备及对吡啶的降解

采用蒸发溶剂-高温热聚合法制备了ZnO/g-C₃N₄异质结光催化材料,采用XRD、FTIR、TEM、XPS、UV-vis DRS、PL、TPC和EIS等表征技术对其进行了详细系统的表征,评价了ZnO/g-C₃N₄光催化降解吡啶的活性和稳定性,采用L₉(3⁴)正交实验考察了不同因素对光催化性能的影响,并对光催化机理进行了探讨。XPS和TEM结果证明了ZnO和g-C₃N₄之间异质结的形成,异质结的形成有效促进了光电子-空穴的分离,提高了光吸收,拓宽了光谱范围。在ZnO/g-C₃N₄复合光催化剂投加量为50 mg、ZnO与g-C₃N₄质量比为1∶2、吡啶初始质量浓度为20 mg/L和体系p H为7.0的条件下,可见光照射60 min后ZnO/g-C₃N₄对吡啶的光催化降解率达到了98.9%...     

BiOCl/g-C3N4异质结催化剂可见光催化还原CO2

以KCl、Bi（NO₃）₃和类石墨氮化碳（g-C₃N₄）为前体,采用水热法成功制备了BiOCl/g-C₃N₄异质结光催化剂,并进行可见光催化还原CO₂,考察了催化剂的活性及稳定性,同时研究BiOCl：g-C₃N₄（摩尔比）、催化剂用量和光照强度对光催化还原CO₂的影响。结果表明,在水蒸气的存在下,BiOCl/g-C₃N₄较纯BiOCl和g-C₃N₄具有更高的光催化还原CO₂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,BiOCl：g-C₃N₄摩尔比为1：1的异质结催化剂显示了最高的光催化还原CO₂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BiOCl和g-C₃N₄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。     

Significantly enhanced charge transfer efficiency and surface reaction on NiP2/g-C3N4 heterojunction for photocatalytic hydrogen evolution

In this work, a novel NiP₂/g-C₃N₄ heterojunction via homogeneous precipitation method assisted by thermal phosphorization reaction was designed and constructed, and the optimized sample showed the excellent photocatalytic H₂ evolution activity under visible-light irradiation, which was nearly 112 times higher than that of pristine g-C₃N₄ sample. Experimental characterizations and DFT calculations demonstrated that the NiP₂ nanoparticles covered on the g-C₃N₄ surface can form a built-in electric field at the interface to accelerate the transfer of photoexcited electrons from g-C₃N₄ to NiP₂, crucial for hindering the recombination of electron-hole pairs. Moreover, the energy barrier of hydrogen evolution reaction can also vastly reduce when combined NiP₂ and g-C₃N₄ to construct NiP₂/g-C₃N₄ heterojunction. This work represents a method through combing experimental and theoretical tools to thoroughly investigate the mechanism of photocatalytic process.     

Ag/g-C3N4光催剂的构建及降解7-氨基头孢烷酸机理

研究了Ag/g-C₃N₄光催化剂的制备及降解7-氨基头孢烷酸的性能和机理。通过贵金属表面沉积法制备 Ag/g-C₃N₄光催化剂,利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）研究催化剂的形貌和微观结构,通过X光射线能谱（XRD）研究催化剂的晶体结构,采用红外光谱（FTIR）研究催化剂的表面化学官能团,紫外可见光谱（UV-vis）研究催化剂的能带结构和光学性质,通过光催化降解7-氨基头孢烷酸评价Ag/g-C₃N₄的催化性能。结果表明,本研究制备得到了高纯度和高催化性能的Ag/g-C₃N₄光催化剂,与单体g-C₃N₄相比,Ag/g-C₃N₄的吸光性能得到了明显提升,光生电子-空穴的分离和传输性能得到了增强。可见光照射120min时,7%-Ag/g-C₃N₄对7-ACA的降解效率约为78.55%,是单体g-C₃N₄降解效率的1.38倍。本研究为拓宽g-C₃N₄基催化剂在光催化领域的应用提供了崭新的研究思路。     

g-C3N4基复合纳米材料光催化性能研究进展

g-C₃N₄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-C₃N₄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-C₃N₄的修饰改性工作,探究了g-C₃N₄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-C₃N₄基复合材料发展面临的问题,最后对g-C₃N₄基复合材料未来的发展提出了展望。     

多孔g-C3N4基光催化材料的制备及应用研究进展

多孔g-C₃N₄基光催化材料由于具有较高的比表面积、丰富的反应活性位点和较短的电子传递路径等特点,能较好地解决块体g-C₃N₄基材料存在的比表面积小、光生载流子复合快及可见光利用效率低等问题,因而具有广阔的发展前景和应用潜力。本文主要从以下方面进行综述：多孔g-C₃N₄基光催化材料常用的制备方法,包括硬模板法、软模板法、水热合成法、热聚合法、超分子自组装法;多孔g-C₃N₄基材料在光催化领域的应用,包括光解水制氢、光催化降解有机污染物、光催化去除氮氧化物和光催化还原CO₂等;最后指出了当前影响多孔g-C₃N₄基光催化材料发展的关键问题,并对其在光催化领域的应用前景进行了展望。     

Pomelo biochar as an electron acceptor to modify graphitic carbon nitride for boosting visible-light-driven photocatalytic degradation of tetracycline

In this study, biochar (BC) derived from pomelo was prepared via a high-temperature calcination method to modify the graphitic carbon nitride (g-C₃N₄) to synthesize the BC/g-C₃N₄ composite for the degradation of the tetracycline (TC) antibiotic under visible light irradiation. The experimental results exhibit that the optimal feeding weight ratio of biochar/urea is 0.03:1 in BC/g-C₃N₄ composite could show the best photocatalytic activity with the degradation rate of tetracycline is 83% in 100?min irradiation. The improvement of photocatalytic activity is mainly attributed to the following two points: (i) the strong bonding with π-π stacking between BC and g-C₃N₄ make the photogenerated electrons of light-excited g-C₃N₄ transfer to BC, quickly and improve the separation efficiency of carriers; (ii) the introduction of BC reduces the distance for photogenerated electrons to migrate to the surface and increases the specific surface area for providing more active sites. This study provides a sustainable, economical and promising method for the synthesis of photocatalytic materials their application to wastewater treatment.     

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。     

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.     

MoO3/g-C3N4复合材料的制备及光催化性能

以三聚氰胺和四水合钼酸铵为前驱体,采用水热法制备了MoO₃/g-C₃N₄复合光催化剂。利用X-射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）及紫外-可见漫反射仪（DRS）等对制备的样品进行了表征。表征结果显示,棒状的三氧化钼负载在层状C₃N₄表面,复合材料的光吸收能力有一定的增强。材料可见光催化降解亚甲基蓝（MB）溶液的实验表明,三氧化钼和g-C₃N₄所复合产生的异质结具有较好的吸收光强度及催化降解性能,尤其是5%（质量分数）MoO₃/g-C₃N₄复合材料光催化降解率最好,达到95.7%,高于纯三氧化钼和g-C₃N₄。自由基与空穴捕获实验表明,·O₂^-是光催化反应中的主要活性物种。MoO₃/g-C₃N₄复合材料在4个循环周期内表现出了优异的稳定性。