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。     

CeO2/g-C3N4复合光催化剂的制备及其性能研究

采用高温聚合有机物前驱体的方法,以三聚氰胺为前驱体,制得类石墨型氮化碳(g-C₃N₄)粉末,采用水热法制得CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂,对其进行了表征,考察了CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂在可见光下处理亚甲基蓝的性能,并对CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂进行回收实验、吸附实验以及光催化动力学分析。结果表明,CeO₂/g-C₃N₄中g-C₃N₄和CeO₂分别为石墨相和萤石相,复合CeO2使得g-C₃N₄的吸附性能有了大的提高,15 min能达到吸附平衡,吸附82.5%的亚甲基蓝;45 min后对亚甲基蓝处理率达到99.45%,远远快于g-C₃N₄。CeO₂/g-C₃N₄在5次使用后仍然可以保持73.1%的净化效果。亚甲基蓝处理过程包括吸附和光解2部分,光解反应符合一级动力学方程。     

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。     

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。     

g-C3N4/Fe3O4/MnO2光催化剂制备及光催化性能研究

以尿素和铁盐为原料，负载了MnO₂，利用原位沉淀法与煅烧法制备g-C₃N₄/Fe₃O₄/MnO₂复合材料。使用XRD、FT-IR、UV-Vis DRS对合成的部分光催化剂进行表征。结果表明：g-C₃N₄为类石墨的层状结构，Fe₃O₄和Mn O₂通过分子间作用力与g-C₃N₄复合。在不同反应条件下的可见光诱导的光催化实验表明，当m(Mn)∶m(g-C₃N₄/Fe₃O₄)=1∶1时，g-C₃N₄/Fe₃O₄/MnO₂复合材料具有出色的降解污染物的能力，其中光降解反应的优化条件为g-C₃N     

光催化剂V2O5/CdS/g-C3N4的制备、表征及降解苄基苯基醚性能

通过热聚合法,以g-C₃N₄为原料制备了V₂O₅/CdS/g-C₃N₄复合光催化材料。借助XRD、FTIR、SEM和UV-Vis等表征手段对所制备的光催化剂进行物相组成与外观形貌与分析,并初步探讨催化反应机理。选用木质素模型化合物苄基苯基醚为目标降解物,300 W高压汞灯为光源,研究V₂O₅/CdS/g-C₃N₄复合光催化剂的光催化性能。结果表明,当催化剂投加量为10%(质量分数)时,苄基苯基醚在50%乙腈水溶液中紫外光照射2 h时降解率可达95.9%,是纯g-C₃N₄的1.58倍,其主要产物苯酚的选择性可达30%。通过活性物种捕获实验推断,·O^-₂为该光催化过程中主要的活性基团;经过4次循环实验表明,V₂O₅/CdS/g-C_3<...     

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。     

三元复合物Ag/Cu2O/g-C3N4的制备及其光催化降解和抗菌性能研究

以尿素、硫酸铜、乙酸银为原料,采用溶液法制备了三元复合物Ag/Cu₂O/g-C₃N₄,通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-Vis等手段对三元复合物的结构进行了表征;以罗丹明B为模型研究了三元复合物的光催化降解性能,以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为模型研究了三元复合物的抗菌性能,并探究了三元复合物的光催化降解机理。结果表明,Ag和Cu₂O粒子沉积在g-C₃N₄片层结构上,Ag、Cu₂O和g-C₃N₄三者之间的协同作用使得三元复合物的光催化降解性能和抗菌性能大幅提高。为构建用于实际水体污染处理的g-C₃N₄基复合材料提供了新思路。     

g-C3N4复合材料光/光电催化废水处理研究进展

简述了g-C₃N₄材料的结构和特性,综述了光催化废水处理的g-C₃N₄基纳米复合材料以及g-C₃N₄复合可见光半导体电极及光电催化应用,提出了g-C₃N₄基纳米复合材料在废水处理应用中的可行策略。     

基于g-C3N4/BiOBr光催化剂的海产养殖水体抗生素的降解

采用热聚合/液相法制备四种含量不同的g-C₃N₄/BiOBr光催化剂,并研究了其降解盐酸四环素(TCH)的性能和途径。研究表明,四种g-C₃N₄/BiOBr复合材料对TCH的光降解效率均高于商品g-C₃N₄催化剂;2D/2D结构的4-g-C₃N₄/BiOBr表现出最高的光利用率和最佳的光催化活性;光反应60 min内对TCH的去除率为94.61%、降解率为93.29%,其拟合的表观反应速率常数最高(0.037 min^-1),是商品g-C₃N₄的1.68倍,且循环利用5次后对TCH的降解率仍可达83.67%;此外,对g-C₃N₄/BiOBr光催化剂降解TCH的反应机理进行了分析。     

溴离子修饰g-C3N4的制备及光催化降解木质素

煅烧法制备了溴离子掺杂的g-C₃N₄基复合材料,在可见光下降解木质素模型化合物及木质素,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料进行了表征,探究了溴离子掺杂比例、反应溶剂、反应气氛对底物转化率的影响,并利用自由基捕获实验探究其光催化反应机理。结果表明,g-C₃N₄与溴化铵的摩尔比为1∶3制备复合材料,乙腈作为溶剂,氧气作为反应气氛时,木质素模型化合物的转化率可达96.3%,在可见光下产生的空穴在催化过程中起到了重要作用。     

基于g-C3N4光催化剂的制备及其光催化降解RhB的综合化学实验教学改革与实践

将科研成果融入到综合化学实验教学中，更新教学内容，实现科教融合是提高人才培养质量的有效途径。为此，设计了一个基于g-C₃N₄光催化剂的制备及其光催化降解RhB性能的综合化学实验。此实验包含有光催化剂的制备、表征和光催化性能的测试等教学环节，体现了综合性、应用性和新颖性等特点，既能提高学生的综合实践能力，又能培养学生的创新思维和科学精神。     

g-C3N4结构调控及其复合体系的研究进展

石墨相碳化氮（g-C₃N₄）因带隙窄、电子结构独特、稳定性高、廉易得等优点成为光催化领域的研究热点。然而,原始氮化碳往往存在比表面积小、光响应范围窄、电子-空穴易复合等缺点。特殊结构 g-C₃N₄具有多级结构,可以调节载流子迁移路径,是显著提高 g-C₃N₄比表面积、改善其电子结构,促进电荷分离的有效手段。本文综述了不同结构和形貌的 g-C₃N₄及其复合体系的研究进展,并对不同形貌 g-C₃N₄的构效关系进行了分析,展望了未来 g-C₃N₄的研究方向和应用前景。     

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...     

Bi2WO6/g-C3N4复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

以尿素、硝酸铋、钨酸钠等为主要原料,在热缩聚法制备g-C₃N₄的基础上,通过水热法制备Bi₂WO₆/g-C₃N₄复合光催化剂。在模拟太阳光照射下,研究Bi₂WO₆/g-C₃N₄复合光催化剂对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,复合光催化剂相比于单体光催化剂的性能有显著提高。在Bi₂WO₆与g-C₃N₄质量比为2∶1、水热温度为180℃、水热时间为12 h条件下,复合光催化剂的性能最好。光照时间210 min时,甲基橙降解率达到了98.15%,相比于单体Bi₂WO₆和g-C₃N₄光催化剂的效率分别提高了25.1%和37.7%,且光催化降解过程符合一级动力学方程。复合光催化剂具有优异的稳定性,经过4次重...     

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。     

Z型SnO/g-C3N4光催化剂的制备及其性能研究

通过热聚合法并辅助超声沉淀法,以g-C₃N₄为原料制备了SnO/g-C₃N₄复合光催化材料。利用XRD、FTIR、FESEM、DRS和PL等表征手段对制备的样品进行形貌和结构分析。以RhB为探针分子,在可见光下考察SnO/g-C₃N₄复合材料的光催化性能。结果发现,SnO/g-C₃N₄复合材料形成了Z型异质结,其光催化性能比单一g-C₃N₄显著提高,当RhB初始浓度10 mg/L,光催化剂用量为0.1 g/L时,在19 W的低功率紫外灯下辐射120 min后,RhB的降解效率可达93.28%,其反应速率常数为单一g-C₃N₄的6.2倍。自由基猝灭实验发现,在降解有机污染物时,SnO/g-C₃N₄中主要的活性物种为·OH和·O^-₂,对SnO/...     

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。     

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。