Cu-P复合改性对g-C3N4可见光催化性能的影响

以P掺杂的石墨相氮化碳(P-C₃N₄)为基材,将其与不同质量分数的氯化铜混合后继续焙烧,制备出Cu-P复合改性的石墨相氮化碳可见光光催化剂(Cu/P-C₃N₄)。对样品的结构、光电性能进行了X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光致荧光光谱(PL)、电化学阻抗谱(EIS)等一系列表征。通过可见光催化降解亚甲基蓝考察了它们的光催化活性。结果表明,Cu-P复合改性提高了催化剂的电子转移速率且降低了光生电子空穴对的复合速率,有效改善了其光催化性能。可见光照射120 min,Cu(1.5%)/P-C₃N₄复合材料对亚甲基蓝的降解率达到71.3%,其降解速率常数分别是纯g-C₃N₄和P-C₃N₄的2.17倍和2倍。另外,通过活性物种捕获实验初步研究了各个体系的光催化反应机理。     

g-C3N4光催化材料改性研究进展

针对石墨相氮化碳(g-C₃N₄)比表面积小、光生载流子复合快和可见光利用效率低等缺点,阐述了g-C₃N₄的改性方法,包括形貌调整、离子掺杂、半导体复合,旨在增大比表面积,加快电子-空穴对的分离,拓宽可见光响应范围;同时讨论了相应的改性方法对光催化性能的影响,从而达到提高光催化性能的目的;对g-C₃N₄的未来发展趋势进行了展望。     

Cd0.5Zn0.5S/N-g-C3N4复合催化剂的制备及其可见光催化性能的研究

采用两步水热法制备了分散性较好的镉锌硫基/氮掺杂氮化碳(Cd_0.5Zn_0.5S/N-g-C₃N₄)复合催化剂。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和X射线衍射仪对所制备的催化剂微观形貌和结构进行表征,并通过瞬态光电流法和气相色谱仪对其产氢性能进行分析。结果表明,Cd_0.5Zn_0.5S/N-g-C₃N₄复合催化剂具有较好的催化性能,产氢速率为20.431μmol/h, Cd_0.5Zn_0.5S/N-g-C₃N₄复合光催化剂有较高的氧化还原电势和电荷载体的快速迁移能力。     

BiOI/g-C3N4催化剂的制备及其光催化降解罗丹明B性能

以三聚氰胺为原始材料,以水热和煅烧法制备的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)为载体,采用沉淀法构建了氮化碳复合碘氧化铋(BiOI)纳米级复合催化剂。考察了BiOI负载量、表面活性物质的种类和用量对复合催化剂吸附和光催化降解罗丹明B的影响,并对催化剂进行了表征。结果表明,当BiOI质量分数为66%、使用18.75 g/m L的非离子型高分子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)时,所制得的催化剂带隙适宜,粒径适中,且主要含有BiOI(102)晶面,吸附和降解效果最佳,对Rh B的降解率可达到98.4%。该复合材料在重复使用5次后降解率仍然可以达到87.1%。此外,BiOI/g-C₃N₄催化降解15 mg/L的RhB溶液的反应符合一级动力学方程,其速率常数为0.161 8 min^-1。     

C掺杂g-C3N4/PVDF纳米纤维膜的制备及其可见光降解性能研究

本文通过高温煅烧乙酰胺和尿素混合物,成功制备了在可见光下具有优异光催化降解性能的C掺杂g-C₃N₄材料,然后将C掺杂g-C₃N₄和PVDF共混,通过静电纺丝制备了具有优异光催化性能的C掺杂g-C₃N₄/PVDF复合纳米纤维膜。结果表明,当乙酰胺与尿素的质量比为5%时,所制备的C掺杂g-C₃N₄粉末的光催化性能较好,乙酰胺的掺杂改性既改变了g-C₃N₄形貌结构,又改善g-C₃N₄的禁带宽度,从而进一步有效提高了C掺杂g-C₃N₄材料的光催化活性;当粉末掺杂比为12%时,所制备的PVDF纳米纤维复合膜光催化降解罗丹明B的效率达89.12%;复合纤维膜经过4个循环的光催化降解实验后,对罗丹明B的光催化降解效率保持在80%以上,解决了传统光催化剂难以回收和催化剂易被包覆而失效的问题。     

过硫酸盐协同g-C3N4光催化降解酮洛芬的研究

以尿素为原料,采用热聚合法合成光催化剂石墨相氮化碳(g-C₃N₄),并研究其光催化剂性能。通过X射线衍射仪(XRD)、自带能谱分析的扫描电镜(SEM-EDS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG/DTG)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis DRS)等对光催化剂的结构、形貌、表面官能团、热稳定和光学性能进行表征分析。考察了g-C₃N₄的合成温度、g-C₃N₄质量浓度、过硫酸钠(SPS)质量浓度、酮洛芬(KTP)初始质量浓度、溶液初始pH、降解时间及催化剂循环使用次数等因素对光催化降解KTP的影响。结果表明,500℃合成的g-C₃N₄呈片状多孔纳米结构,具有最佳的光催化性能;在光照功率为35 W、pH为9、SPS初始质量浓度为1.20 g/L、g-C₃N₄质量浓度为1.00 g/L、降解时间为150 min时,初始质量浓度为2 mg/L的KTP的降解率为96...     

多元复合Co3O4/g-C3N4光催化性能研究进展

Co₃O₄/g-C₃N₄材料是一种可见光复合光催化材料,但很难同时满足理想光催化剂的诸多要求,限制了其实际应用能力。本文梳理了国内外利用金属粒子、金属氧化物、金属基材料、碳材料和磁性Fe₃O₄等对Co₃O₄/g-C₃N₄复合改性的研究进展,介绍了其制备方法、应用、光催化增强机理等。本文将对后期Co₃O₄/g-C₃N₄光催化剂的改性研究提供参考,以期获得性能更优的复合材料。     

g-C3N4/Ag/Ag3PO4复合物的制备及其光催化性能

采用煅烧-沉积-光照还原法制备了g-C₃N₄/Ag/Ag₃PO₄复合材料(CAA)利用XRD、FT-IR、SEM、TEM、UVVis、XPS和PL等对其进行表征。在模拟太阳光下,CAA光催化降解亚甲基蓝(MB)和清除氮氧化物(NO_x)的性能显著优于Ag/Ag₃PO₄和g-C₃N₄最优的CAA₁₀在10min内的MB降解率为99.49%、NO_x清除率为63.11%。结果表明,Z机制耦合银纳米粒子的局域表面等离子体共振效应是复合材料光催化性能增强的主要原因。     

Z型g-C3N4/WO3·H2O的制备及其光催化CO2还原性能

以石墨相氮化碳(g-C₃N₄)和二水合钨酸钠为原料,采用水热合成法制备了复合材料g-C₃N₄/WO₃·H₂O(CNW-1),通过XRD、XPS、SEM、TEM对其进行了表征,探究了298 K、0.1 MPa条件下其对CO₂的可见光催化还原性能,并提出了可能的反应机理。通过调控WO₃结晶水含量可以实现CO和CH₄的产率调节,在反应10 h后,CNW-1具有最高的CH₄产率(0.33μmol/g),而g-C₃N₄/WO₃(CNW)具有最高的CO产率(0.67μmol/g)。该研究为CO₂选择性还原为C1化合物提供了一种有效策略,同时突出了以g-C₃N₄作为半导体构建Z型光催化体系在催化领域的应用潜力。     

g-C3N4/Ag3PO4复合光催化剂的制备及其降解盐酸四环素的研究

针对g-C₃N₄比表面小、光学载流子复合率偏高等问题,本文采用原位沉积的方法制备出g-C₃N₄/Ag₃PO₄复合光催化剂,借助XRD、FT-IR、SEM等进行表征,成功构筑出g-C₃N₄/Ag₃PO₄异质结。通过机理分析,产生光催化降解作用的活性物种主要为·O^2-。探索了不同条件下对材料的光催化性能的影响,实验结果显示,CN/Ag₃PO₄-20的复合光催化剂为最佳比例,在pH=7,T=25℃的条件下,其经过2 h的可见光辐射,光催化效率可达89.31%,经5次实验后效率仍能达到79.79%,获得较好的循环稳定性,同时将g-C₃N₄/Ag₃PO₄复合材料应用在实际水体中降解四环素均表现出良好性能。     

P掺杂C3N4的制备及其在碱催化反应中的应用

基于酸碱协同催化设计思想,以结构类似的三聚氰胺和六氯环三磷腈热缩聚制备了P掺杂的C₃N₄材料。利用SEM和BET分析P掺入前后材料的结构,发现P掺入后材料变为直径约为5μm的球状结构,比表面积由8.2 m²/g增加至11.9 m²/g。采用XPS和³¹P MAS NMR证明P以P-OH和P=O键形式进入三嗪结构骨架中。将P掺杂的C₃N₄材料作为无金属多相催化剂应用于碱催化反应中。采用硝酸将部分P-OH氧化为P=O,探讨了P种类和数量对环氧丙烷与CO₂环加成反应、碳酸丙烯酯与甲醇酯交换反应以及苯甲醛与丙二腈Knoevenagel反应的影响,结合XPS和³¹P MAS NMR表征结果发现P-OH的引入有利于CO₂环加成反应、酯交换反应和Knoevenagel反应的进行。     

N掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯和乙醇为原料,尿素为氮源,室温下采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂的纳米TiO2粉末。采用XRD、TEM、UV-Vis DRS对样品进行了表征。结果表明：N掺杂使纳米TiO2的光谱响应范围拓展到可见光区。较佳制备条件是：n(钛酸四丁酯)∶n(尿素)为1∶3,400 ℃下煅烧3.5 h,所得样品为锐钛矿晶型,平均粒径为13 nm。光降解甲基橙实验中,溶液pH值为4.0时,降解率最大,反应3 h降解率可达70.5%。     

Mn-P共掺杂氮化碳的制备及其光催化性能研究

采用四水氯化锰、磷酸氢二铵和三聚氰胺为原料制备了Mn-P共掺杂的石墨相氮化碳(g-C3 N4).使用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光致荧光光谱(PL)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电化学阻抗谱(EIS)、瞬态光电流响应等分析测试手段对制备的催化剂...     

Cu/g-C3N4光催化氧化硫醚实验教学设计与实践

为提高无机化学专业学生综合实验能力,设计新型实用的光催化氧化硫醚实验代替传统的光降解实验,符合可持续化学和本科生实验教学发展要求。本实验设计包含铜/氮化碳光催化剂的制备及光催化氧化硫醚反应的研究,同时设计了光催化剂的形貌和结构表征及产物的定性及定量分析等实验内容。提升学生对光催化材料的制备及表征技术、掌握气相色谱仪等仪器的实验方法,学会分析表征结果和实验数据等相关知识。本实验涉及光催化技术和绿色化学科学热点,可以拓宽学生视野,激发学生对实验和科学研究的兴趣,为提升本科生无机化学实验教学奠定扎实的基础。     

TiO2–g-C3N4/BMMS光催化氧化脱硫催化剂

为了提高TiO₂的光催化氧化脱硫(PODS)活性,利用负载和复合的协同作用,将TiO₂与g-C₃N₄复合,并负载于双介孔二氧化硅(BMMS)上,制备了TiO₂–g-C₃N₄/BMMS。以含二苯并噻吩(DBT)的十二烷溶液为模拟油,评价了催化剂的催化性能;优化了反应条件并提出了催化反应机理。结果表明:TiO₂–g-C₃N₄/BMMS具有明显的双介孔结构,TiO₂与g-C₃N₄已实现复合并负载于BMMS上,TiO₂–g-C₃N₄活性组分在载体上分散良好,与单一TiO₂相比对光的吸收能力增强,催化活性有明显提高,优化后的反应条件为,催化剂用量3%(质量分数),O/S摩尔比为10:1,萃取剂与模拟油体积比为1:1,此时脱硫率可达96.6%,且重复使用8次后脱硫率仍保持85%以上,PODS过程中的主要活性中间物种是·O₂^–和h⁺。     

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。     

BiPO4/BiOBr复合材料的制备及其光催化性能研究

通过反应型离子液体溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑([C₁₆min]Br)辅助溶剂热法合成制备不同质量比的BiPO₄/BiOBr复合材料。用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等分析方法对所制样品进行表征。结果表明,BiPO₄/BiOBr复合材料比单体样品有更好的光学特性。以罗丹明B(RhB)为目标污染物研究了单体和复合材料的光催化降解性能。结果表明,BiPO₄/BiOBr复合材料对罗丹明B (RhB)的降解效果均优于单个样品BiPO₄和BiOBr,其中BiPO₄/BiOBr (10wt%)复合材料的光催化降解活性最高。     

钇掺杂TiO2纤维的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制得二氧化钛电纺前驱体溶胶,再以聚乙烯吡咯烷酮作为络合剂通过静电纺丝工艺制备了纯的和不同浓度Y3+掺杂的TiO2纳米纤维,并运用XRD、UV-Vis手段对样品进行了表征,研究了焙烧温度和掺杂浓度对样品结构、光吸收性能以及可见光催化活性的影响。研究结果表明,Y3+掺杂能够抑制TiO2的晶粒生长,提高相转变温度,扩大光响应范围。当热处理温度为550 C,Y3+掺杂浓度为1.5%时TiO2对甲基橙的可见光催化活性最高,经4 h降解率可达90.6%。     

g-C3N4/ZnO复合光催化剂的制备及其可见光光催化性能的研究

采用缩聚法合成了类石墨氮化碳(g-C3N4),并与商品ZnO复合得到新型复合光催化剂g-C3N4/ZnO。采用XRD、SEM和UV-vis DRS对催化剂进行了表征。以300 W的卤钨灯为光源(λ>420 nm),以罗丹明B(RhB)为目标降解物进行了光催化实验。结果表明,与单纯的ZnO和g-C3N4相比,g-C3N4/ZnO复合催化剂的光催化性能有所提高,其中g-C3N4含量为7.0 wt%时光催化性能最好。     

g-C3N4/Bi2O3复合材料的制备及其光催化降解性能的研究

采用固相合成法成功制备了g-C_3N_4/Bi_2O_3复合光催化剂。利用场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究该复合材料的形貌和晶体结构。紫外可见漫反射结果表明,与g-C_3N_4和Bi_2O_3相比,g-C_3N_4/Bi_2O_3半导体的能带间隙变小,可以拓宽光谱响应范围,同时提高复合物中光生载流子的分离和迁移效率。复合材料的光催化降解反应速率常数比g-C_3N_4和Bi_2O_3分别提高了2. 1和3. 9倍,光生电子-空穴对的复合得到有效的抑制。