g-C_3N_4/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-C_3N_4/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-C_3N_4/ZnO的光催化机制。运用XRD、FTIR、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-C_3N_4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-C_3N_4的质量分数为19%时,复合材料g-C_3N_4/ZnO降解MB的反应速率常数为0.020 6 min-1,是纯g-C_3N_4的3.8倍。催化剂重复使用5次,仍保持较高的光催化活性。     

g-C3N4/ZnCo2O4微球的制备及其光催化降解四环素

以ZnCo_2O_4微球材料为基础材料,采用溶液分散吸附和100℃恒温12h的方法制备了g-C_3N_4负载的ZnCo_2O_4复合材料。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。考察了g-C_3N_4/ZnCo_2O_4复合材料对四环素的光催化降解能力。结果表明,ZnCo_2O_4与g-C_3N_4之间形成异质结结构,禁带宽度值为1.73 eV。在可见光照射下,ZnCo_2O_4的光生电子(e-)被异质结处的C_3N_4的离域π键所捕获,有效促进了ZnCo_2O_4的光生电子(e-)和光生空穴(h+)分离,ZnCo_2O_4的光生空穴是光催化降解四环素水溶液的主要因素。在可见光照射下,初始质量浓度为10mg/L的四环素水溶液(C_(22)H_(24)N_2O_8)降解率最高可达90.02%。     

高效复合可见光催化剂Co-C_3N_4的制备及光催化性能研究

以六水合氯化钴与三聚氰胺为前驱体,经改良制备方法获得一种高效率复合可见光催化剂Co-C_3N_4。通过XRD、XPS和TEM等对该催化剂的表面性质进行了表征分析。并以染料罗丹明B为模拟污染物进行了可见光催化降解研究,系统地研究了Co掺杂量对光催化速率的影响,对相关的光催化剂氧化机理进行了推理。结果表明,m(Fe)∶m(g-C_3N_4)=1%时,制备的Co掺杂g-C_3N_4表现出最佳的光催化性能,45min内罗丹明B的降解率高达95.7%。Co的掺杂是以二价阳离子形式结合于C_3N_4的表面,形成了全新的异质结结构。异质结的形成降低了C_3N_4晶体的带隙能,提高了C3N4对可见光的吸收,抑制了光生电子空穴对的复合,从而提高了C_3N_4的光催化性能。     

Ag/g-C_3N_4/ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能

合成了一种新型的三项的异质结光催化剂Ag/g-C_3N_4/ZnO,银离子在光照下沉积在g-C_3N_4/ZnO的异质结上,通过Ag的表面离子共振,不仅提高了可见光的吸收,同时也作为一种很好的电子受体促进光生电子的转移。在g-C3N4和ZnO的界面,光生电子从g-C3N4的导带转移到ZnO的导带上,阻止了光生电子空穴对的复合。因此三项异质结的Ag/g-C_3N_4/ZnO复合材料显示出了最高的光催化活性。     

g-C_3N_4/BiFeO_3复合可见光催化剂的制备及其光催化性能

采用微波溶剂热法和简单的固相热分解反应成功制备了g-C_3N_4/BiFeO_3/BiFeO_3复合可见光催化剂,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等技术对所制备的催化剂进行了表征。结果显示,复合可见光催化剂保持BiFeO_3的钙钛矿结构,g-C_3N_4/BiFeO_3只是复合在BiFeO_3的表面,没有改变BiFeO_3的晶体结构;UV-Vis DRS测试显示,g-C_3N_4/BiFeO_3/BiFeO_3的吸收带边发生了红移,可见光吸收能力得到提升。g-C_3N_4/BiFeO_3和BiFeO_3形成的异质结结构,很好地抑制了光生电子-空穴对的复合率;以罗丹明B为目标降解物,研究了催化剂的可见光催化性能。结果表明,g-C_3N_4/BiFeO_3和BiFeO_3的复合可以显著地提高催化剂的可见光催化活性;在g-C_3N_4/BiFeO_3的掺入量为15%时,g-C_3N_4/BiFeO_3/BiFeO_3对罗丹明B的可见光催化降解率可以达到93.62%。     

g-C3N4同型异质结复合光催化剂的制备及性能研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)由于其合适的带隙和较高的物理化学稳定性等,被认为是一种有应用前景的光催化材料。然而,纯相g-C_3N_4的光催化性能和应用受到光生电子空穴易复合和比表面积相对较低等原因的限制。本文使用两种合适的前驱体(三聚硫氰酸与硫脲)共聚合有望优化高温煅烧过程中的缩聚过程,抑制团聚的发生,提高比表面积,同时形成的同型异质结能有效抑制光生载流子的再复合。在可见光照射下,形成的g-C_3N_4同型异质结复合光催化剂的活性明显高于单一的g-C_3N_4样品。显著增强的光催化活性主要归因于比表面积增大、活性位点增多和光生载流子再复合的有效抑制。     

Ag/g-C_3N_4/ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能

合成了一种新型的三项的异质结光催化剂Ag/g-C_3N_4/ZnO,银离子在光照下沉积在g-C_3N_4/ZnO的异质结上,通过Ag的表面离子共振,不仅提高了可见光的吸收,同时也作为一种很好的电子受体促进光生电子的转移。在g-C3N4和ZnO的界面,光生电子从g-C3N4的导带转移到ZnO的导带上,阻止了光生电子空穴对的复合。因此三项异质结的Ag/g-C_3N_4/ZnO复合材料显示出了最高的光催化活性。     

窄带隙半导体耦合Bi_2S_3/g-C_3N_4催化剂制备及光催化性能

利用原位生成法,制备了Bi_2S_3含量可调的Bi_2S_3/g-C_3N_4复合材料。通过X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、光致发光光谱(PL)、时间分辨荧光衰减光谱等手段对制备的光催化剂物相、形貌、结构和性能进行表征分析。可见光照射下,以罗丹明B(Rh B)为降解模型评价Bi_2S_3/g-C_3N_4复合材料的催化性能。结果表明:Bi_2S_3沉积在g-C_3N_4表面,显著增强g-C_3N_4的可见光催化性能,并随着Bi_2S_3含量不同,复合光催化剂Bi_2S_3/g-C_3N_4的催化性能发生变化,其中Bi_2S_3质量分数为5%时表现出最佳的可见光催化活性。利用捕获剂、NBT转化确定h+是主要的活性物种,O_2~-·是次要活性物种。对Bi_2S_3/g-C_3N_4光催化活性增强机理进行研究,Bi_2S_3的加入显著增强g-C_3N_4对可见光的吸收,并与g-C_3N_4之间形成异质结,促进光生电子空穴的有效分离,延长载流子寿命,显著增强g-C_3N_4光催化性能。     

构建MoS2/Fe-g-C3N4异质结催化剂以促进其可见光催化产氢性能

以g-C_3N_4为基底,通过掺杂Fe元素,复合MoS_2的方法制备了具有多孔异质结结构的MoS_2/Fe-g-C_3N_4半导体材料,并测量了其光解水产氢性能,发现MoS_2含量为3%(以g-C_3N_4的质量为基准,下同)时,MoS_2/Fe-g-C_3N_4的光催化性能优异,其产氢速率达到48.2μmol/h,为g-C_3N_4的5.48倍。利用XRD、FTIR、SEM、TEM、XPS表征了催化剂的物化性质;利用PL、UV-Vis等方法表征了催化剂的光学性质。结果发现,Fe元素的掺杂使g-C_3N_4结晶度降低,并呈现一种交叉孔道结构,极大增加了催化剂的比表面积。同时,MoS_2可以与g-C_3N_4形成异质结结构,提高了MoS_2/Fe-g-C_3N_4的可见光吸收率以及光生电子-空穴对的分离效率,从而有效提高了MoS_2/Fe-g-C_3N_4光解水产氢的能力。     

SrTiO_3/g-C_3N_4/Bi_2O_3复合物的可见光催化性能

将SrTi O_3、g-C_3N_4与Bi(NO_3)_3·5H_2O混合煅烧制备了SrTi O_3/g-C_3N_4/Bi_2O_3复合物。对其结构形貌进行了表征,研究了硝酸铋的加入量对样品结构和光催化性能的影响。结果表明:制备的复合物存在异质结结构,降低了光生电子和空穴的复合率,提高了可见光催化活性。当SrTi O_3、g-C_3N_4与Bi(NO_3)_3·5H_2O质量比为4:6:1时,制备的复合物在可见光照射30 min内对NO的去除率达到53.2%。     

g-C_3N_4/MgAl-LDH异质结的构建及其光催化产氢性能研究

本论文提出通过原位一步水热法,以g-C_3N_4纳米片为模板,Mg(NO_3)_2和Al(NO_3)_3为前驱体制备得到g-C_3N_4/Mg Al-LDH复合异质结材料,并对其光催化分解水产氢性能进行评价。结果显示,异质结的构建为光生载流子的迁移和分离提供更多的高速通道。因此复合异质结样品在光催化产氢反应中表现出优异性能。其中CN/MgAl1.0复合样品表现出最佳的产氢活性,产氢速率达513.2μmol·g~(-1)·h~(-1),是单纯g-C_3N_4样品的8.8倍。     

Bi_4Ti_3O_(12)/g-C_3N_4复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用机械混合/热处理的方法制备了具有异质结结构的Bi_4Ti_3O_(12)/g-C_3N_4复合光催化剂,利用XRD、SEM及UVVis对所制备的复合光催化剂的结构与形貌进行了表征。结果表明,复合光催化剂中形成了异质结构,其禁带宽度减小,吸收带边红移,可见光吸收增加。以Rh B为目标污染物评价复合光催化剂的活性,考察了不同g-C_3N_4复合量对光催化剂反应活性的影响。结果表明,异质结型复合光催化剂的光催化活性明显优于单相Bi_4Ti_3O_(12);当g-C_3N_4的质量分数为20%时,其光催化性能最佳(90 min达92. 8%),其表观反应常数为单相Bi_4Ti_3O_(12)的4倍。复合光催化剂光催化活性提高的原因是Bi_4Ti_3O_(12)与g-C_3N_4之间形成了异质结,显著降低了光生电子和空穴的复合几率。外加捕获剂的实验结果表明,复合光催化剂的主要活性基团为空穴(h+)与超氧自由基(·O2-)。     

BiOCl/g-C_3N_4异质结催化剂可见光催化还原CO_2

以KCl、Bi(NO3)3和类石墨氮化碳(g-C_3N_4)为前体,采用水热法成功制备了Bi OCl/g-C_3N_4异质结光催化剂,并进行可见光催化还原CO_2,考察了催化剂的活性及稳定性,同时研究BiOCl:g-C_3N_4(摩尔比)、催化剂用量和光照强度对光催化还原CO_2的影响。结果表明,在水蒸气的存在下,Bi OCl/g-C_3N_4较纯BiOCl和g-C_3N_4具有更高的光催化还原CO_2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,Bi OCl:g-C_3N_4摩尔比为1:1的异质结催化剂显示了最高的光催化还原CO_2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Bi OCl和g-C_3N_4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。     

超声调控Ag/g-C_3N_4复合材料及光催化性能研究

通过固相加热制备g-C_3N_4,超声调控获得片层状g-C_3N_4,光照Ag NO3与g-C_3N_4成功制备了Ag/gC_3N_4复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)分析产物的物相和形貌,采用紫外-可见吸收光谱表征样品的光学性能。以罗丹明B为模拟污染物,评价超声样品Ag/g-C_3N_4的可见光(λ≥420nm)催化性能。实验结果表明,与纯g-C_3N_4相比,超声的Ag/g-C_3N_4复合光催化材料在可见光下降解罗丹明B的光催化活性最好。分析表明Ag与g-C_3N_4的协同作用抑制光生电子-空穴的复合是可见光催化活性增强的主要原因。     

g-C_3N_4光催化剂的制备及改性研究进展

作为一种可见光响应的半导体聚合物光催化剂,石墨相氮化碳(g-C_3N_4)在抑制环境污染和解决能源短缺方面具有广阔的应用前景。然而,传统方法合成的g-C_3N_4光催化剂比表面积小、禁带宽度大、光生电子-空穴易于复合,抑制了其光催化活性,需要对其进行改性来提高光催化能力。在介绍g-C_3N_4的制备方法的基础上,综述了g-C_3N_4在元素掺杂、构建有效晶面复合的异质结或纳米复合物及构建等离子体等光催化剂改性方面的研究进展。     

双助剂修饰WO_3/g-C_3N_4及其光催化性能研究

采用光沉积法分别将Ag和MnOx有选择地负载到WO_3/g-C_3N_4复合光催化剂的g-C_3N_4和WO_3表面,制备出双助剂共同改性的Ag-MnOx/WO_3/g-C_3N_4复合光催化剂,通过XRD、TEM、FT-IR、DRS对样品进行表征,考察了Ag-MnOx/WO_3/g-C_3N_4在光催化降解罗丹明B(RhB)溶液的光催化活性。结果表明,Ag沉积在g-C_3N_4表面,MnOx沉积在WO_3表面,有效地促进了光生电子和空穴的分离,在光催化降解测试中,Ag-MnOx/WO_3/g-C_3N_4的降解速率是WO_3/g-C_3N_4的1. 87倍,且比负载单助剂的WO_3/g-C_3N_4NS和浸渍法制备的复合光催化剂降解速率更高。     

质子化氮化碳的制备及其复合材料的光催化性能

分别采用硫酸、盐酸和硝酸对尿素热解得到的体相块状石墨相氮化碳(g-C_3N_4)进行质子化改性,超声剥离得到氮化碳纳米片,考察3种质子化氮化碳纳米片对亚甲基蓝染料的光催化降解性能,利用XRD、FT-IR、SEM、BET、UV-DRS、UV-VIS等对其结构、形貌、比表面积、禁带宽度进行分析。结果表明,硫酸改性后的g-C_3N_4比表面积最大(60. 9 m~2·g~(-1)),亚甲基蓝降解效果最好,降解率为46. 7%,相比于体相块状g-C_3N_4的29. 2%提高了17. 5个百分点。以硫酸质子化改性的g-C_3N_4为前驱体,采用搅拌法制备得到质子化g-C_3N_4/石墨烯复合材料,其光催化降解亚甲基蓝的降解率为81. 7%,较硫酸质子化g-C_3N_4提高了35. 0个百分点。     

基于g-C_3N_4的光催化剂系统在水净化方面的研究进展

根据基于g-C_3N_4的不同异质结构建来改善其对永久性有机污染物的光催化降解性能,其中,石墨碳氮化物(g-C_3N_4)由于其高度的化学稳定性、低成本和合适的电子结构以及较弱的能隙(～2.7 eV)一直以来是科研工作者们关注的热点之一,总结归纳了基于g-C_3N_4的不同的光催化剂,如二元杂化纳米复合材料、复合杂化纳米复合材料。并简要讨论了基于g-C_3N_4的光催化的基本原理,最后总结了基于g-C_3N_4的光催化剂系统在水净化方面未来的观点。到目前为止,需要设计和合成一种在可见光驱动下具有意想不到性能的g-C_3N_4基光催化系统用于废水处理。     

双金属位催化剂Ag-Ni/g-C_3N_4可见光催化降解亚甲基蓝

采用原位还原法制备负载型双金属位光催化剂Ag-Ni/g-C_3N_4,并考察其对亚甲基蓝的可见光催化降解性能。结果表明:与Ag/g-C_3N_4和Ni/g-C_3N_4相比,双金属位Ag-Ni/g-C_3N_4对亚甲基蓝具有更好的光催化降解活性。总负载量为4.0%时,金属Ag和Ni质量比为1:1的光催化剂Ag(2)-Ni(2)/g-C_3N_4呈现出最好的催化活性,且循环使用7次后的光降解活性略微减小。其原因可能是金属Ag粒子与Ni粒子间的协同效应明显提高光生载流子在Ag-Ni粒子与g-C_3N_4的界面快速传递和光生电子–空穴对有效分离。     

超分子前驱体对g-C3N4/BiOI光催化剂结构及其催化性能的影响

光催化技术在解决能源与环境问题方面具有广阔前景,关键在于开发具有可见光响应的催化剂。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))与碘氧化铋(BiOI)均具有可见光响应,两者可形成异质结复合物,提升光催化性能。以三聚氰胺-三聚氰酸超分子作为合成g-C_(3)N_(4)的原料,通过高温焙烧不同加入量的超分子与BiOI形成的前驱体,制备不同形貌结构的g-C_(3)N_(4)/BiOI催化剂。采用XRD、红外光谱以及SEM对催化剂进行结构与形貌的表征,采用双酚A探究不同结构的g-C_(3)N_(4)/BiOI催化剂的光催化性能。结果表明,当加入超分子物质的量分数为15%时,光催化性能最佳,降解速率常数达0.0272 min^(-1)。