g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料制备及研究进展

概述了g-C_3N_4/TiO_2复合材料的制备方法,给出了g-C_3N_4的晶体结构和分子结构,介绍了g-C_3N_4/TiO_2为基的三种类型催化剂的可见光催化机理,总结了g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料的应用。     

g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料制备及研究进展

概述了g-C_3N_4/TiO_2复合材料的制备方法,给出了g-C_3N_4的晶体结构和分子结构,介绍了g-C_3N_4/TiO_2为基的三种类型催化剂的可见光催化机理,总结了g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料的应用。     

TiO_2/g-C_3N_4/PVDF复合膜的制备及表征

为提高PVDF膜的亲水性和抗污染性,本文采用相转化法制备了不同比例的TiO_2/g-C_3N_4/PVDF复合膜,通过复合膜的红外光谱表征发现TiO_2和g-C_3N_4以物理方式成功地引入到PVDF膜中。通过对PVDF、g-C_3N_4/PVDF、TiO_2/PVDF和TiO_2/g-C_3N_4/PVDF膜分别进行SEM、TG、XRD等表征进行对比分析,发现TiO_2∶g-C_3N_4比例为3∶1制得复合膜性能最佳,该复合粒子使复合膜的表面和断面微观结构均发生变化,有效改善PVDF膜的亲水性、热学性能和力学性能。     

g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂制备及活性研究

光催化技术可直接利用太阳光实现有机污染物的深度降解,传统光催化剂二氧化钛存在可见光转换效率低,光生电子-空穴对容易复合等缺点。采用简单的化学法制备了二维纳米片层石墨相氮化碳(g-C_3N_4)包覆二氧化钛纳米粒子复合光催化剂(g-C_3N_4/TiO_2),利用XRD、UV-Vis、SEM、PL等手段对光催化剂的结构性能进行了表征,并考察了复合材料在紫外、可见光下降解亚甲基蓝(MB)、苯酚及双酚A的性能。研究结果表明:二维纳米片层g-C_3N_4的引入可以实现复合材料对可见光的吸收利用,并且可以极大地提高光生电子空穴在界面处的分离效率。在紫外光照射20 min后,5%g-C_3N_4/TiO_2复合物对染料亚甲基蓝(MB)的降解率高达90%,并且在重复使用5次之后仍具有较高的光催化性能。     

g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂的制备及其性能研究

以四异丙醇钛和三乙胺为原料,通过水解法合成TiO2。三聚氰胺于580℃煅烧得到g-C3N4,g-C3N4与TiO2按一定比例混合,在超声波条件下加入适量的甲醇得到复合材料g-C3N4/TiO2。以甲基橙为光催化反应模型考察了复合材料的紫外光催化活性。结果表明,g-C3N4/TiO2具有良好的光催化活性,用量3%时,甲基橙脱色率达96.6%。     

TiO_2/g-C_3N_4的制备及光催化降解偏二甲肼废水

以钛酸丁酯为钛源采用水热合成法制备不同复合比的TiO_2/g-C3N4材料,借助XRD、FT-IR、TEM、UV-Vis DRS和PL对材料进行表征,并在可见光下进行偏二甲肼(UDMH)废水降解实验。考察了催化剂浓度、pH、UDMH初始浓度对降解效果的影响。结果表明,TiO_2/g-C3N4材料晶型结构完整,TiO_2以纳米颗粒形态在g-C3N4片层上均匀分布,拓展了可见光吸收范围,提升了对光生空穴-电子的分离能力。TiO_2与g-C3N4质量比为10%时,TiO_2/gC3N4光催化活性最佳,反应120 min对UDMH的降解率达到96.49%,相比g-C3N4提高了49.46%。     

TiO_2/g-C_3N_4的制备及光催化降解偏二甲肼废水

以钛酸丁酯为钛源采用水热合成法制备不同复合比的TiO_2/g-C3N4材料,借助XRD、FT-IR、TEM、UV-Vis DRS和PL对材料进行表征,并在可见光下进行偏二甲肼(UDMH)废水降解实验。考察了催化剂浓度、pH、UDMH初始浓度对降解效果的影响。结果表明,TiO_2/g-C3N4材料晶型结构完整,TiO_2以纳米颗粒形态在g-C3N4片层上均匀分布,拓展了可见光吸收范围,提升了对光生空穴-电子的分离能力。TiO_2与g-C3N4质量比为10%时,TiO_2/gC3N4光催化活性最佳,反应120 min对UDMH的降解率达到96.49%,相比g-C3N4提高了49.46%。     

g-C_3N_4复合光催化剂

聚合物类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的独特结构赋予其优良的光催化性能,成为当今研究的热点。g-C_3N_4制备方法简单,原料便宜易得,可作为廉价、稳定、不含金属的可见光光催化剂被广泛应用于催化污染物分解、水解制氢制氧,有机合成及氧气还原。实际应用中,g-C_3N_4光生电荷难分离,科研工作者开发了多种改进方法。本文针对提高g-C_3N_4光催化活性,综述了国内外关于与Ti O2复合改性、与共轭结构石墨烯材料复合改性及等离子共振催化剂复合改性方面的重要研究进展。     

g-C_3N_4/TiO_2光催化剂的制备及其性能研究

以三聚氰胺和工业偏钛酸为原料,制备g-C_3N_4/Ti O_2复合催化剂,以NOx为目标反应物,评价LED光照下,工业偏钛酸与三聚氰胺质量比、锻烧时间和锻烧温度对该复合物光催化性能的影响。用X射线衍射(XRD)、N_2-物理吸附(N_2-BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)和荧光光谱等对催化剂进行结构表征。结果表明:制备的g-C_3N_4/Ti O_2复合物禁带宽度降低到2.42 e V,在紫外和可见光范围均表现较强的吸收,比表面积增大,光生电子和空穴复合率降低,且当锻烧温度为500℃、锻烧时间为1.0 h、偏钛酸与三聚氰胺的质量比为1∶2时,复合催化剂的可见光活性最高,30 min内对NOx的去除率为51.30%,比纯g-C_3N_4提高21.72%。     

g-C_3N_4/TiO_2/BiPO_4的制备及光催化性能研究

以硝酸铋、磷酸二氢钠为原料,水热法制得BiPO_4;以尿素为原料,高温烧结制得石墨相氮化碳(g-C_3N_4);采用凝胶-溶胶法,将它们与钛酸丁酯反应制得g-C_3N_4/TiO_2/BiPO_4复合光催化剂。用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外漫反射(UV-Vis)对复合催化剂的结构、形貌及光响应特性进行表征。通过对碱性品绿的光催化降解研究,证明了该催化剂具有响应波长范围宽,相应强度大,光催化效果好的优点。催化剂用量为0.03 g,降解溶液pH=4,50 mL碱性品绿初始浓度为30 mg/L,使用100 W的氙灯,降解15 min,碱性品绿降解率可达99.70%。h⁺、·O+、·O^-_2、·OH捕获实验证明,3种活性基团在碱性品绿降解过程都发挥了作用,贡献大小为:h-_2、·OH捕获实验证明,3种活性基团在碱性品绿降解过程都发挥了作用,贡献大小为:h⁺>·O+>·O^-_2>·OH。     

g-C_3N_4/TiO_2复合材料的制备及其可见光催化性能

以三聚氰胺为氮源,钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料,通过XRD、FESEM、UV-Vis、激光粒度分析仪对样品进行表征,以光催化降解亚甲基蓝(MB)为探针反应,研究了复合比和焙烧温度对样品可见光催化性能的影响。结果表明,g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂为锐钛矿相和金红石相组成的混合晶型,TiO_2颗粒呈近球形分布于片层结构的石墨相C3N4表面,复合材料平均粒径2.17μm,粒度分布均匀,复合后样品的光吸收增强。当g-C_3N_4与TiO_2复合比1.0,焙烧温度450℃时,在32 W普通日光灯下g-C_3N_4/TiO_2对MB的降解率达到93.3%。     

复合TiO_2纳米颗粒的TiO_2纳米棒阵列的制备、表征及光催化性能研究

从提升光生电荷分离效率的角度出发,先采用一步水热法制备了单晶TiO_2纳米棒阵列,再经简单的常温化学浴处理在其表面复合TiO_2纳米颗粒,获得了核壳结构的TiO_2纳米棒阵列-TiO_2纳米颗粒(TNR@TNP),通过XRD、SEM、TEM对其结构和形貌进行了表征,并对其室温下降解气态苯的光催化性能进行了评价,通过光电流测试和XPS表征对其光催化降解机理进行了研究。结果表明,化学浴浸泡30h的TNR@TNP的光催化降解气态苯的活性最强;TiO_2纳米颗粒表面的氧空位缺陷能够捕获空穴,将空穴钉扎在其表面,而电子则沿着TiO_2纳米棒阵列方向迁移至FTO导电玻璃,从而提升光生电荷分离效率,使得TNR@TNP的光催化活性明显增强。     

TiO_2纳米管的制备与表征

用化学处理法制备TiO2纳米管时,溶液的温度应大于80℃,碱液浓度应控制在8～12mol/L,反应时间为8～24h。通过TEM、XRD、FT-IR、Raman光谱和BET、GT-DTA等技术对TiO2纳米管进行了表征,结果发现:TiO2纳米管都是长约300～500nm的直管,有的是双层管,有的是多层管。TiO2纳米管为无定型结构。400℃煅烧后,TiO2纳米管的管状结构被破坏,变为锐钛矿型的实心结构。当TiO2由粉体形成TiO2纳米管后,TiO2的Ti—O键的振动特性发生改变。合成的TiO2纳米管具有很大的比表面积(403 7900m2/g)和孔体积(0 6740cm3/g)。     

Cu_2SnSe_3纳米管阵列薄膜的制备及表征

一维纳米半导体材料由于其独特的物理、化学特性受到了广泛关注。首先利用在FTO透明导电基底上制备了有序且分布均匀的ZnO纳米片阵列薄膜,并以ZnO阵列薄膜为模板,制备了具有空心纳米管结构的Cu_2SnSe_3阵列薄膜。详细讨论了Cu_2SnSe_3阵列薄膜的制备过程,并利用XRD、SEM和UV-vis等对纳米管阵列薄膜的结构形貌及光学性质进行了分析。     

g-C_3N_4/TiO_2异质结光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛的前驱体,三聚氰胺为氮源,分别以溶胶凝胶及物理混合法制备g-C_3N_4/TiO_2复合纳米光催化材料,采用X射线衍射、傅里叶红外光谱、紫外-可见漫反射对催化材料的物相结构、官能团、光吸收性能等进行表征。结果表明,g-C_3N_4与TiO_2物理混合比例为0.1时制得的g-C_3N_4/TiO_2活性较高,经8 h光照,可使次甲基蓝脱色率达到62.62%。     

g-C_3N_4/TiO_2可见光催化降解硝基苯废水

为探索可见光催化在硝基炸药酸碱性废水处理中的应用,以50mg/L硝基苯为例,采用工业级钛白粉、三聚氯氰和三聚氰胺为原料,制得一种具有可见光响应的g-C_3N_4/TiO_2复合催化剂,考察其在可见光照射下、pH值为1~14时催化降解硝基苯废水的适用性与稳定性。结果表明,与传统光催化剂TiO_2相比,所得g-C_3N_4/TiO_2复合催化剂为石墨相氮化碳与锐钛矿晶体共生而成,UV-vis光谱显示复合催化剂的光响应区域可拓展至420nm以上的可见光波段,仅用可见光照射和控制酸性环境处理120min可使硝基苯降解率达到90%以上,碱性环境中(除pH值为14外)处理120min也可使硝基苯降解率达到80%以上,显著高于TiO_2催化剂的降解率(20%~42%),循环使用4次以上,复合催化剂的催化活性未发生明显下降。     

纳米TiO_2复合载体催化剂的制备及表征

采用溶胶 凝胶法分别在γ Al2O3和ZRP 5分子筛上负载纳米TiO2制得复合载体,通过不同的方法在载体上负载纳米V2O5,运用XRD、TEM、IR等对催化剂进行了表征。结果表明:TiO2在载体上分散良好,粒子颗粒均匀,粒径大小在25～35nm之间,TiO2在ZRP 5上粒径比在γ Al2O3小,且Ti Al、Ti Si间存在相互作用,有利于产生新的性能。V2O5粒径大小在8～9nm。     

g-C_3N_4纳米片的制备及光催化抗菌性能研究

采用液相超声法成功地将体相g-C_3N_4剥离为g-C_3N_4纳米片。通过XRD、FT-IR、TEM、BET和瞬态光电流对样品的性质进行表征,并研究g-C_3N_4纳米片光催化杀灭大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的活性。结果表明,将体相g-C_3N_4剥离为g-C_3N_4纳米片并没有改变分子结构,但g-C_3N_4纳米片光催化杀灭E.coli和S.aureus的活性均优于体相gC_3N_4。g-C_3N_4纳米片的超薄二维结构具有大的比表面积,是体相g-C_3N_4的6.97倍,同时有效地促进了光生电子和空穴的分离,两方面的协同作用下,g-C_3N_4纳米片表现出优异的光催化抗菌活性。     

g-C_3N_4/TiO_2光催化涂料净化NO_x的研究

以g-C_3N_4/TiO_2复合材料、硅藻土、六偏磷酸钠、硅丙乳液为原料,制备了具有可见光催化性能的涂料。当催化剂(g)、硅藻土(g)、硅丙乳液(ml)的比例为7:3:10,分散剂六偏磷酸钠含量为催化剂和硅藻土含量的0.56%,30min内对NO_x气体降解率达到50.72%。用XRD、FTIR、UV-vis、DSC差热分析对涂膜进行了表征,结果表明,制备的光催化涂料的活性成分为g-C_3N_4和TiO_2,表现出较强的紫外、可见光吸收能力。     

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。