石墨相氮化碳改性及其光催化应用研究进展

石墨相氮化碳g-C3N4因其具有独特的电子结构、高催化活性、化学与热稳定性好、无毒且制备简易、不含金属等特点,受到全世界研究人员的关注,具有非常广阔的应用前景。本文介绍了石墨相氮化碳g-C3N4掺杂、半导体复合、染料敏化、片层剥离等改性研究方面的动态和主要成果,并介绍了其作为光催化材料应用的研究进展。     

石墨相氮化碳的光催化应用研究

光催化技术利用太阳能激发出半导体的氧化还原活性,是一项环境友好型技术。石墨相碳氮碳(g-C₃N₄)是一种非金属半导体聚合物,它在各类光催化研究中表现出优异的光催化活性。总结了光催化技术在减缓化石能源危机和解决环境污染方面的应用,论述了g-C₃N₄在各技术中的光催化反应原理,并扼要分析了g-C₃N₄在光催化领域的发展趋势。     

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。     

类石墨相氮化碳的复合研究进展

类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)是一种可见光响应的有机聚合物半导体催化材料,因比表面积小和吸附性能差等缺点限制了其实际应用。对g-C_3N_4的各种掺杂、复合、负载等改性研究一直是材料化学研究领域的热点之一,分类总结了近几年国内外文献报道的关于g-C_3N_4多孔材料负载、与半导体材料形成同型或异型异质结复合物等研究,以探讨g-C_3N_4今后的改性研究方向。     

碱土金属掺杂类石墨相氮化碳的可见光催化性能研究

采用热聚合法,以三聚氰胺为前驱体合成类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)光催化剂。并用同样的方法分别以掺入0. 5 wt%MgCl_2、CaCl_2、BaCl_2的三聚氰胺为前驱体合成M/g-C_3N_4(M=Mg、Ca、Ba)复合光催化剂。使用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)、扫描电子显微镜(SEM)等对所制备的光催化剂进行表征。在可见光照射下,通过光催化降解亚甲基蓝(MB)溶液研究碱土金属的掺杂对g-C_3N_4光催化活性的影响。研究表明,Mg、Ca、Ba等碱土金属的掺杂对g-C_3N_4的光催化活性分别提升了5. 09、3. 66、2. 19倍。     

二维石墨相氮化碳纳米片的制备及其光催化性能

摘要：利用水热反应法,将三聚氰胺悬浊液在200 ℃下反应生成中间产物,然后煅烧中间产物直接制成了二维石墨相氮化碳g-C3N4纳米片（WCN）,并与本体g-C3N4(CN)、传统热氧剥离法得到的g-C3N4纳米片（OCN）进行了比较。采用SEM、XRD、FTIR、Raman、AFM、PL仪等对催化剂进行了表征,探讨了催化剂的光电化学性能和光催化性能。结果表明：两种方法均实现了对CN的剥离,WCN和OCN二维纳米片与CN 晶体结构和组成相同,WCN和OCN的比表面积分别是CN的4倍和3倍。光电化学分析显示WCN有更好的载流子的迁移与分离效率,具有较好的光催化活性。在可见光条件下,WCN对亚甲基蓝（MB）的光催化降解率达到82％,分别是OCN和CN的2.4 倍和6.7 倍,光催化降解过程符合一级动力学方程。WCN具有优良的稳定性和可重复利用性能。     

氮化碳在光催化中的应用

伴随社会的快速发展所带来的最严峻的两大难题就是各种能源的大量消耗以及环境日益恶化,光催化技术是解决这些问题最重要的方法之一。石墨氮化碳(g-C3N4)材料是近期发现的新兴的半导体材料之一,其作为新一代无金属光催化剂,拥有适当的能带结构,可以在可见光下光解水制H2以及降解有机污染物。但是在实际应用中有很大的局限性,因其光生电子-空穴对极易快速复合和比表面积较低等问题,导致其光催化活性较低。本文主要是通过不同石墨相氮化碳实际中的应用,如光解水制H2、降解有机污染物、催化NO分解、还原CO2,讨论了石墨相氮化碳不同的研究进展。     

LED冷光源下石墨相氮化碳/次碳酸铋复合催化降解废水的研究

采用自组装法,以十六烷基三甲基溴化胺、Bi(NO3)3和纯氮化碳为原料制取g-C3N4/Bi2O2CO3复合材料,考察了其在LED光照射下,不同甲基橙初始浓度、催化剂摩尔配比、催化剂用量、实验时间等因素对光催化降解甲基橙的影响.通过设计单因素实验以及正交实验优化降解条件.结果表明,在甲基橙初始浓度为15mg·L-1、催...     

二维石墨相氮化碳纳米片的制备及其光催化性能

利用水热反应法将三聚氰胺悬浊液在200℃下反应生成中间产物,中间产物经煅烧直接制成了二维石墨相氮化碳(g-C3N4)纳米片(WCN),并与本体g-C3N4(CN)、传统热氧剥离法得到的g-C3N4纳米片(OCN)进行了比较.采用SEM、XRD、FTIR、Raman、AFM、PL对样品进行了表征,探讨了其光电化学性能和光催化性能.结果表明,两种方法均实现了对CN的剥离,WCN和OCN与CN的晶体结构和组成相同,WCN和OCN比表面积分别是CN的3.6倍和3.1倍.光电化学分析显示,WCN具有更好的载流子迁移与分离效率,具有较好的光催化活性.可见光照射下,WCN对亚甲基蓝(MB)的光催化降解率达到82.0％,分别是OCN和CN的2.4倍和6.7倍,光催化降解过程符合一级动力学方程.WCN具有优良的稳定性和可重复利用性能.     

类石墨相氮化碳的制备及光催化还原CO2 性能研究

分别以尿素、三聚氰胺为前驱体,采用缩聚法制备不同形貌及性能的类石墨相氮化碳(g-C3N4)半导体催化剂,探究不同前驱体对催化剂的形貌及光催化还原CO2活性的影响。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见光分光光度计（Uv-vis）、傅氏转换红外线光谱分析（FTIR）、比表面积测试（BET）、荧光光谱（PL）对所得g-C3N4进行各方面性能的探究,从而分析前驱体对所得产物性能的影响。实验结果表明,以尿素为前驱体制备出的g-C3N4在甲醇溶液中光催化还原CO2制备甲酸甲酯的产率 为512.8μmol/gcat•h ,以三聚氰胺为前驱体制备出的g-C3N4光催化产率为257.3 μmol/gcat•h。     

石墨相氮化碳基光催化制氢材料研究进展

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有独特的电子能带结构和优异的化学稳定性,作为一种不含金属成分的新型可见光催化剂,在光催化领域有着广泛的应用前景。本文主要介绍了石墨相氮化碳材料的合成方法及其改性策略,描述了其结构特性以及在光催化制氢中的应用,为丰富光催化制氢理论研究和优化石墨相氮化碳材料改性路径提供了有益参考。     

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。     

g-C3N4基材料在光催化中的应用

近些年来,随着工业进步和科技发展,能源与环境问题日益严峻。为了实现可持续发展,研究者们不断探索绿色环保的新兴技术。光催化技术利用完全清洁的太阳能,能够实现产氢、还原CO₂、降解有机污染物等多种反应过程,完全满足当代社会可持续发展的要求,而且较传统技术相比有很大的优势。g-C₃N₄具有独特的层状结构、化学稳定性高,禁带宽度适中(～2.7 eV),是环境友好的光催化剂。为了对g-C₃N₄的光催化性能进行更好的提升,一般通过元素掺杂、复合改性等方法对g-C₃N₄改性和修饰。对光催化和氮化碳的基本情况进行了简要的介绍,并对未来发展方向作出了展望。     

Ag3PO4/g-C3N4复合材料制备及其光催化性能

采用原位沉淀法制备了Ag3PO4/g-C3N4复合材料，利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS和PL等技术对其进行表征。结果显示，g-C3N4呈现二维片状结构，Ag3PO4为立方晶相的类球状结构，且均匀分布在g-C3N4表面。以亚甲基蓝（MB）为模拟污染物，考察g-C3N4与Ag3PO4的不同摩尔比对MB降解率的影响。结果表明，在Ag3PO4/g-C3N4的摩尔比为1:0.7时，Ag3PO4/g-C3N4复合材料的光催化活性最佳，可见光照30 min后MB降解率即达到100%。光催化剂稳定性较好，重复使用5次，MB降解率仍达到85.24%。降解机理研究表明，h 和e-是降解MB的主要活性物质。     

石墨相氮化碳材料及其光催化应用

石墨相氮化碳具有独特的电子能带结构和优异的化学稳定性,作为一种不含金属成分的新型可见光光催化剂,在光催化领域有着广泛的应用前景。介绍了近年来石墨相氮化碳的研究现状,重点探讨其合成方法、结构特性和其相关的衍生物以及在光催化中的应用。     

超声协同g-C3N4光催化降解罗丹明B的研究

采用高温热解法制备石墨相氮化碳,采用XRD对制备样品进行表征,并将g-C_3N_4催化剂用于超声协同下光催化降解罗丹明B。探究了超声与光催化对降解罗丹明B的协同作用,以及超声功率、溶液初始pH、光催化剂浓度和罗丹明B初始浓度等对罗丹明B降解效果的影响,对催化剂的循环催化性能进行了测试,并对超声协同光催化降解罗丹明B的主要活性物质和机理进行讨论。结果表明:超声功率为300 W,溶液初始pH=4,g-C_3N_4质量浓度为4 g/L,罗丹明B初始质量浓度为15 mg/L时,对罗丹明B的降解效率最佳,100 min去除率能达到近100%,且主要活性物质为·OH和·O~(2-)。     

微流控技术辅助制备多孔石墨相氮化碳(g-C3N4)块体及其性能研究

设计了适用于微流控系统的原位生成酸催化聚乙烯醇/戊二醛凝胶反应体系并用于g-C₃N₄多孔微球粒径与形貌的可控制备,以无机粘结剂和多孔微球为原料实现氚兼容的多孔g-C₃N₄块体的制备。考察了凝胶组成成分、煅烧模式对微球比表面积与机械强度的影响,以及无机黏合剂质量分数、微球粒径对g-C₃N₄块体比表面积与机械强度的影响。结果表明,微球粒径对块体材料性能有显著影响,在相同成型黏合剂质量分数下,微球粒径增加79.5%块体材料的比表面积提高205%,而机械强度仅降低了42%。4.5 K低温气体吸附实验结果表明,所制备的g-C₃N₄多孔块体吸附层对氢气和氦气的选择性系数可达13.02。     

Ag改性的g-C3N4基纳米复合光催化材料的研究进展

综述了近年来Ag改性g-C₃N₄基纳米复合材料的制备方法现状以及其在降解抗生素废水、光催化制氢、消毒杀菌以及空气净化领域的应用现状;同时对Ag改性g-C₃N₄基纳米复合材料目前存在的问题做出总结,并对未来的研究方向进行了展望。