Fe~(3+)/g-C_3N_4光催化降解罗丹明B研究

罗丹明B是一种具有致癌、致突变等作用的难降解的工业污染物,如何高效地降解罗丹明B具有很重要的现实意义。本研究通过模板法和高温法配合制备Fe~(3+)/g-C_3N_4,采用X射线衍射分析、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱等对其进行了表征,并以Fe~(3+)/g-C_3N_4为催化剂光催化降解罗丹明B。结果发现,该法成功制取了Fe~(3+)/g-C_3N_4,其对罗丹明B的降解效率较g-C_3N_4提高3.8倍,经过60min反应,98.3%罗丹明B被降解,说明Fe~(3+)/g-C_3N_4能有效地光催化降解罗丹明B,具有潜在的应用前景。     

Cu~(2+)掺杂g-C_3N_4光催化降解甲基橙研究

g-C_3N_4是很有前景的非金属光催化剂之一,但其存在光生电子-空穴复合较严重、光催化效率较低等缺点,严重影响了g-C_3N_4在光催化领域内的应用,对其改性,提高光催化效率,就变得尤为迫切。利用微波合成法将Cu~(2+)掺杂于g-C_3N_4中制备Cu~(2+)/g-C_3N_4,并采用X射线衍射分析、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、红外光谱、比表面吸附等对其进行了表征,并选用偶氮染料甲基橙为目标污染物来衡量Cu~(2+)/g-C_3N_4降解有机污染物的能力。结果发现,微波合成法成功将Cu~(2+)掺杂于g-C_3N_4中,用Cu~(2+)/g-C_3N_4做光催化剂经过6h反应后,对MO降解率提高14%,达到86%,说明Cu~(2+)掺杂g-C_3N_4确实能提高氮化碳降解有机污染物的能力,具有潜在的应用价值。     

P掺杂氮化碳催化剂可见光降解亚甲基蓝废水

以磷酸氢二铵和三聚氰胺为原料,采用焙烧法合成P/g-C_3N_4复合光催化剂。使用红外光谱(FT-IR)、荧光光谱(PL)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等测试方法对催化剂的结构和光学特性进行表征。结果表明:合成的P/g-C_3N_4复合光催化剂具有类石墨相结构,对可见光的吸收比纯g-C_3N_4有所增加,其荧光发射强度有所降低。可见光照射下降解亚甲基蓝废水结果显示:照射180 min、7 wt%P/g-C_3N_4光催化剂对亚甲基蓝的降解率为15.3%,其反应速率常数为纯g-C_3N_4的1.7倍。P/g-C_3N_4复合光催化剂具有比纯g-C_3N_4更好的可见光催化降解性能。     

石墨相氮化碳的制备及其对孔雀石绿的光催化降解

以三聚氰胺为前驱体,采用高温缩聚法制备了石墨相氮化碳(g-C_3N_4)。使用紫外漫反射光谱(UV-vis DRS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等表征了g-C_3N_4的物相结构、元素组分、微观形态。通过对孔雀石绿(MG)染料进行光催化降解来评估g-C_3N_4的光催化活性。结果表明,MG的降解率达到了94.4%以上。     

模板法制备石墨型氮化碳及其光催化制氢性能研究

石墨型氮化碳(g-C_3N_4)因独特的禁带宽度(2.7 e V)、较高的太阳能利用率、较强的热稳定性和化学稳定性被认为是较好的光催化剂,以g-C_3N_4为催化剂利用太阳能光解水制氢对解决能源和环境问题具有重要意义。以SBA-15为模板通过热分解制备g-C_3N_4,通过X-射线衍射图谱、元素分析、X-射线光电子能谱、紫外可见吸收光谱、荧光光谱等对其结构进行了表征,并测定了其光催化制氢性能。结果表明,模板法制备的g-C_3N_4具有较好的光催化制氢性能,经过25h光催化反应后,其制氢速率达到108.3μmol·h~(-1)。     

硫酸胍制备多孔石墨型氮化碳及其光催化降解苯酚

为了增加比表面积和提高催化活性,一种无毒和易得的前驱体硫酸胍被首次用于制备石墨型氮化碳(g-C_3N_4)。用X射线粉末衍射、红外光谱、扫描电镜、透射电镜、N_2吸附-脱附、光电子能谱、紫外-可见光吸收光谱和荧光光谱对所得多孔g-C_3N_4进行表征。与由三聚氰胺为前驱体制备的体相g-C_3N_4相比,硫酸胍为前驱体制备的多孔g-C_3N_4具有更高的比表面积、发达的孔结构和较好的光电性能。以光催化降解苯酚为模型反应考察催化剂性能,结果表明,所得多孔g-C_3N_4的催化活性明显高于体相g-C_3N_4。优异的光催化性能和简单的合成方法使硫酸胍制备的多孔g-C_3N_4可广泛用于环境和能源领域。     

草酸增效掺铁石墨相氮化碳的光催化性能

以硝酸铁和三聚氰胺为原料,制备了掺铁石墨相氮化碳(Fe-C_3N_4)。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、X光电子能谱和紫外可见光漫反射光谱对催化剂形貌和理化性质进行了表征。结果表明,铁掺杂改变了g-C_3N_4材料的能带结构,增加了g-C_3N_4对可见光的吸收范围。草酸能够有效提高Fe-C_3N_4体系光催化降解亚甲基蓝过程的降解率,2 h内降解率达到98.9%,分别是单独g-C_3N_4、Fe-C_3N_4和草酸加g-C_3N_4体系光催化降解亚甲基蓝的2.98、2.16和1.81倍。自由基捕获实验证明空穴和HO~·在脱色过程中起到主要作用。     

Fe~(3+)/g-C_3N_4光催化水制氢研究

g-C_3N_4是较为理想的非金属光催化剂之一,但其存在光生电子-空穴复合严重、光催化效率低下等缺点,严重影响了g-C_3N_4在光催化和能源领域内的应用,对其改性,提高光催化效率,就变得尤为迫切。通过高温法将混有Fe~(3+)的g-C_3N_4再次热处理制备Fe~(3+)/g-C_3N_4,并采用X射线衍射分析、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱等对其进行了表征,并以Fe~(3+)/g-C_3N_4为催化剂光解水制氢。结果发现,该法成功制取了Fe~(3+)/g-C_3N_4,其产氢效率较g-C_3N_4提高2倍,达到158.1μmol/(g·h),说明Fe~(3+)掺杂g-C_3N_4能有效地提高氮化碳光催化制氢能力,具有潜在的应用价值。     

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。     

热还原法制备g-C3N4/高岭石复合材料及其光/过硫酸盐协同催化性能

采用热还原法制备了一种具有氮空位的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)/高岭石复合材料,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、红外光谱、紫外-可见分光光度法、X射线光电子能谱仪等手段对复合材料进行表征,并以双酚A(BPA)为目标污染物,系统考察了复合材料在可见光/过硫酸盐催化降解体系中的催化活性。结果表明:优化条件下制备的样品NGK-10:1对BPA的降解效率最高,分别为g-C_3N_4和氮空位g-C_3N_4的9.98和5.72倍,一方面归因于较大的比表面积和孔体积为污染物吸附与降解提供了更多的反应活性位点,另一方面氮空位的形成既可以作为光生电子的捕获中心,提升光生载流子的迁移和分离效率,同时也为PMS的高效活化提供了电子,促进了SO_4~(·-)和·OH的形成,进而实现对BPA降解过程的协同强化;自由基淬灭实验发现非活性自由基起到主要氧化降解作用。     

g-C_3N_4/C/Ag复合材料的制备及其光催化性能的影响

为了提高石墨型氮化碳(g-C_3N_4)的光催化性能,通过水热还原法制备了g-C_3N_4/C/Ag纳米复合材料,并用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和高分辨率傅立叶变换红外(FTIR)光谱表征了产品的微观形貌和化学组成。产品的紫外可见光吸收光谱分析表明,加入的纳米银可以提高复合材料的光吸收范围和可见光的吸收强度。用制备得到的四种样品进行了亚甲基蓝的降解实验,发现当反应条件为180℃,反应时间为6 h时,得到的g-C_3N_4/C/Ag纳米复合材料的光催化降解性能最好。表明成功制备出了g-C_3N_4/C/Ag纳米复合材料,其光催化性能比g-C_3N_4更强。     

g-C_3N_4-SnO_2复合材料的制备及可见光催化性能研究

文章中,采用两步法合成了g-C_3N_4-SnO_2复合物。首先,通过热缩聚三聚氰胺来合成g-C_3N_4,再利用水热法合成不同质量比的g-C_3N_4-SnO_2复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD),红外光谱(FT-IR),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)等手段对复合光催化剂进行表征。通过在可见光下检测降解亚甲基蓝(MB)水溶液来评估复合光催化剂的光催化活性。结果表明:复合光催化剂由SnO_2和g-C_3N_4组成,其在可见光区的吸收比纯SnO_2和g-C_3N_4有所提高。随着g-C_3N_4在复合物中含量的增多,光催化活性先增加后降低。其中g-C_3N_4含量为71.5%的复合物光催化活性最佳。其对MB的降解可达到34.4%。分别是纯g-C_3N_4和SnO_2的7.0和10.4倍。并且,通过对目标污染物亚甲基蓝的考察,研究了其光催化作用的机理。     

g-C_3N_4/LiNbWO_6光催化材料的构建及其催化性能的研究

采用一步焙烧的方法制备了新型纳米管复合材料g-C_3N_4/LiNbWO_6。采用粉末X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis-DRS)对制备的g-C_3N_4/LiNbWO_6及其前驱体进行了表征。以罗丹明B(RhB)为降解物,对纳米复合材料在可见光照射下的光催化氧化性能进行了评价。结果表明,与LiNbWO_6相比,纳米复合材料的吸收波长明显向可见光区移动,在可见光下具有更高的光降解活性。     

α-Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化剂的制备及性能研究

以硫脲和硝酸铁为原料,采用热聚合法制备了一系列不同铁含量复合多孔石墨相氮化碳可见光响应催化剂。采用X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)、紫外-可见漫反射(DRS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等分析方法对催化剂进行了表征。结果表明,g-C_3N_4和α-Fe_2O_3/g-C_3N_4催化剂样品均呈现多孔结构,且相比纯g-C_3N_4,α-Fe_2O_3/g-C_3N_4可见光吸收性能明显增强。光催化性能实验表明,当α-Fe_2O_3复合量为1%时,制备的催化剂性能最高,反应240 min亚甲基蓝降解率高达99.8%。     

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-C_3N_4纳米片的制备及其光催化性能研究

先通过高温热解法制备石墨型氮化碳(g-C_3N_4)颗粒,再采用化学法将所制备的g-C_3N_4颗粒进行盐酸剥离处理,制得g-C_3N_4纳米片。通过XRD、SEM、TEM、BET、UV-vis DRS、PL等手段对所制备的样品做结构表征;模拟有机污染物为罗丹明B溶液,以此来研究样品的光催化活性。结果表明:在盐酸浓度为6 mol/L、水热时间为7 h、水热温度为110℃的优化条件下,g-C_3N_4颗粒被成功剥离成g-C_3N_4纳米片,且g-C_3N_4纳米片的BET比表面积是g-C_3N_4颗粒的2.3倍。与g-C_3N_4颗粒相比,制备的g-C_3N_4纳米片具有更高的光催化活性,可见光(500 W氙灯)光照3 h对罗丹明B溶液的降解率可达92.7%。     

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。     

溶剂热法制备石墨型氮化碳及其降解苯酚研究

为有效地制备石墨型氮化碳(g-C_3N_4),对溶剂热法制备g-C_3N_4的影响因素进行了比较,并对g-C_3N_4降解苯酚的性能和机理做了初步研究。结果表明:反应物及溶剂种类对g-C_3N_4制备的影响较为明显;在以三聚氰氯和叠氮钠为反应物,以四氯化碳为溶剂,容积率为50%,以1.0℃·min~(-1)的升温速率将反应温度升至250℃,在水热合成釜中保温12h的工艺条件下,制备的g-C_3N_4晶型较好,在280~450nm范围内对紫外可见光的吸收较好,对苯酚的降解能力也较强,降解率达72.8%。该工艺具有潜在的应用价值。     

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。     

ZnO/g-C_3N_4的制备及其光催化性能研究

以六水硝酸锌、2-甲基咪唑为原料制备氧化锌,分别与尿素、硫脲复合,高温聚合制备ZnO/g-C_3N_4复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(IR)、X射线衍射仪(XRD)对试样进行表征,并对所得试样进行光催化性能测试。光催化测试结果表明,ZnO/g-C_3N_4复合材料比ZnO的光催化性能好,两种不同原料制备的ZnO/g-C_3N_4复合材料催化性能相比,以尿素为原料制备的ZnO/g-C_3N_4复合材料的光催化性能最佳。