二元碱金属共掺杂石墨相氮化碳的制备及光催化性能评价

以三聚氰胺为母体、以双组分碱金属为熔盐制备了钾-钠共掺杂石墨型氮化碳(g-C₃N₄)光催化剂,并用X射线衍射光谱(XRD)、紫外可见光谱(UV-Vis)、N₂吸附脱附、X光电子能谱(XPS)、荧光光谱(PL)等分析手段对产物进行了表征。结果表明,通过改变碱金属熔盐量,能将氮化碳价带(VB)能级从+1.55 V调控到+2.27 V、导带(CB)能级从-1.10 V调控到-0.27 V,同时碱金属的引入抑制了氮化碳晶粒的生长,降低了光生电子-空穴对的复合概率,提高了氮化碳的比表面积以及对可见光的吸收。以罗丹明B(RhB)为目标物研究了系列氮化碳在可见光驱动下的催化能力,实验结果表明,二元碱金属的掺入大大提高了催化剂降解和矿化罗丹明B的能力,并表现出良好的稳定性。     

水热法制备TiO_2/g-C_3N_4及其光催化性能

采用水热法合成了可见光响应的TiO_2/g-C_3N_4复合催化剂,通过X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附(BET)法、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)、荧光光谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行了表征。并以亚甲基蓝为降解对象,考察了在可见光条件下不同催化剂对亚甲基蓝的降解能力。研究结果表明,锐钛矿型二氧化钛均匀地负载在石墨相氮化碳片层上,TiO_2/g-C_3N_4复合材料的光吸收带边扩展到470nm,具有优异的可见光催化效率,它对亚甲基蓝的光催化降解率达到99.0%。     

介孔石墨相氮化碳吸附材料在环境中的应用

石墨相氮化碳(Graphitic carbon nitride,g-C_3N_4)是一种由碳(C)和氮(N)元素组成的共轭聚合物材料,具有平面的三嗪聚合物(Poly(tri-s-triazine))网络结构。比起大部分其他碳材料,氮化碳是富电子体,因而赋予了其特殊的性质。然而目前对于g-C_3N_4的研究主要集中在其相关催化作用(光催化,电催化和光电催化),对于g-C_3N_4的吸附作用的研究相对很少涉及。本文探讨了g-C_3N_4材料在吸附领域中的应用,简要综述了G-C_3N_4的性质、制备方法及其作为吸附材料的应用现状,最后展望了石墨型氮化碳在吸附应用领域的未来发展方向。     

硼掺杂石墨相氮化碳及其光催化性能研究

以硼砂、硼酸、氧化硼为硼源对石墨相氮化碳(g-C_3N_4)进行硼掺杂,通过一系列实验确定了最优的掺杂硼源、掺杂温度和掺杂比例,并对掺杂处理方法进行了优化。通过XRD、UV-Vis、XPS、FT-IR、PL、TEM和SEM等手段对样品进行表征分析,以罗丹明B为降解用污染物测试样品的光催化活性。结果表明:硼的掺入拓宽了样品对可见光的响应范围,减小了样品的能带宽度,提高了对可见光的利用率,同时抑制了光生电子-空穴的复合,增加了比表面积,进而显著提高了样品的光催化性能。其中样品B-CN(1∶6)光催化活性最高,其光催化降解罗丹明B的速率常数是g-C_3N_4的3.1倍。     

碳热还原氮化法制备氮化钒合金的研究

以工业级V2O5和碳黑为原料，添加少量Fe粉为烧结助剂，经过混料，压制成块然后进行烧结，碳氮化同时反应最后制得高氮含量的致密化氮化钒合金。并利用XRD衍射仪，氧氮分析仪和密度测试等着重研究了反应温度对制备样品的相组成及其组成成分和块体密度的影响。结果表明：产品的氮含量在1100～1250℃温度范围内随着反应温度的升高而降低，而合金块体密度一直增大。     

类石墨相氮化碳二维纳米片的制备及可见光催化性能研究

以三聚氰胺为原料制备类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),采用球磨与超声联用技术制备g-C_3N_4二维纳米片。利用X射线衍射光谱(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、荧光(PL)光谱等分析手段对制备的催化剂进行了表征。结果表明:g-C_3N_4二维纳米片具有与体相g-C_3N_4相同的晶体结构,片层结构仅有5个原子层厚。g-C_3N_4二维纳米片增加了对可见光的吸收,提高了光生电子-空穴对的分离效率。以染料罗丹明B的降解反应研究了g-C_3N_4二维纳米片在可见光下的催化性能。结果表明,球磨超声1h后制备的g-C_3N_4二维纳米片表现出最佳的光催化性能,150min内对罗丹明B的降解率高达94%,是体相g-C_3N_4的2倍。     

CdS-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备及其光催化性能

以硫脲和四水合硝酸镉为前驱体,设计了低比例、高比例两种不同石墨相氮化碳（g-C₃N₄）与CdS质量比,以简单的软化学法制备了CdS-g-C₃N₄复合光催化剂,采用SEM、XRD、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、FTIR、物理吸附等对CdS-g-C₃N₄复合光催化剂的结构和性能进行表征,并通过NO光催化降解实验探究了CdS-g-C₃N₄复合光催化剂在可见光下的光催化活性。结果表明:低CdS质量比的CdS-g-C₃N₄复合光催化材料中,当CdS与g-C₃N₄质量比为7%时,CdS-g-C₃N₄复合光催化剂的降解效果最好,降解率达31%;低g-C₃N₄质量比的CdS-g-C₃N₄复合光催材料中,当g-C₃N₄与CdS的质量比为5%时,CdS-g-C₃N₄复合光催化剂的降解效果最佳,降解率为36%。CdS与g-C₃N₄质量比为大比例的CdS-g-C₃N₄复合光催化剂中,当CdS与g-C₃N₄的质量比为4:1时,CdS-g-C₃N₄复合光催化剂的降解效率最高,达33%。且g-C₃N₄与CdS质量比为5%的CdS-g-C₃N₄复合光催化剂具有良好的光稳定性,降解效果最佳。      

介孔石墨相氮化碳载银光催化抗菌性能研究

以氯化铵为气泡模板,三聚氰胺为石墨相氮化碳前驱体,采用光沉积法构筑介孔石墨相氮化碳载银(Ag)(m-g-C_3N_4/Ag)催化剂。并对m-g-C_3N_4/Ag的晶体结构、化学组成和形貌进行表征。考察了Ag含量对m-gC_3N_4/Ag光降解性能和抗菌性能的影响。研究结果表明,制得的m-g-C_3N_4/Ag具有介孔结构,随着催化剂中Ag含量的增多,光降解能力明显提升,Ag浓度为160mg/g的m-g-C_3N_4/Ag对甲基橙(MO)的降解效果最好,在降解35min条件下,最高降解率为82%。m-g-C_3N_4/Ag对铜绿假单胞菌的抗菌效果优于对大肠杆菌的抗菌效果。     

Ag-P共掺杂石墨相氮化碳及其可见光降解性能研究

以硝酸银为银源、次磷酸钠为磷源、双氢胺为氮化碳前驱体,制备了磷银共掺杂氮化碳(P/Ag-CN)。通过X射线衍射、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光分光光度计、荧光光谱、BET对样品进行了结构表征,通过光催化降解亚甲基蓝对其进行了光催化性能分析。结果表明：通过元素掺杂有效地改善了直接热缩聚法所得氮化碳比表面积小、光生电子-空穴复合率高的缺陷。与纯g-C₃N₄相比,P/Ag-CN的形貌由紧密堆积的层状结构转变为类似棉花糖的疏松结构,同时展示出更高的比表面积和更优异的光催化性能。当Ag掺杂量为2.5%、P掺杂量为3.0%时,银磷共掺杂g-C₃N₄的光催化性能最优,可达90.02%,其一阶反应速率常数分别是同等掺杂量时单掺杂样品的5.6倍和3.5倍,是纯g-C₃N₄的7.62倍。     

类石墨相氮化碳二维纳米片的制备及可见光催化性能研究

以三聚氰胺为原料制备类石墨相氮化碳(g-C3N4),采用球磨与超声联用技术制备g-C3N4二维纳米片. 利用X 射线衍射光谱(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、荧光(PL)光谱等分析手段对制备的催化剂进行了表征. 结果表明: g-C3N4二维纳米片具有与体相g-C3N4相同的晶体结构,片层结构仅有5个原子层厚.g-C3N4二维纳米片增加了对可见光的吸收,提高了光生电子-空穴对的分离效率.以染料罗丹明B的降解反应研究了g-C3N4二维纳米片在可见光下的催化性能. 结果表明,球磨超声1 h后制备的g-C3N4二维纳米片表现出最佳的光催化性能, 150 min 内对罗丹明B的降解率高达94%,是体相g-C3N4的2 倍.     

碳氯共掺杂介孔g-C_(3)N_(4)的气泡模板法制备及光催化性能EI北大核心CSCD

以三聚氰胺、葡萄糖和氯化铵为原料制备一种具有高比表面积的碳氯共掺杂介孔g-C_(3)N_(4)(C-Cl-CN)光催化剂,并考察其光催化降解罗丹明B(RhB)的性能。采用XRD,XPS,SEM,UV-Vis DRS和PL测试手段表征和分析催化剂的晶型结构、化学组成及微观形貌。结果表明:C-Cl-CN具有最高的比表面积(108.7 m 2/g),降解RhB的速率常数达到0.02290 min^(-1),是纯g-C_(3)N_(4)的9.4倍,且具有良好的催化稳定性。葡萄糖和氯化铵在聚合过程中起到双气泡模板和元素掺杂剂的作用,一方面提升催化剂的比表面积,另一方面减小能带间隙,增强催化剂的光吸收性能。     

不同气氛下类石墨相氮化碳的合成及热稳定性能

本研究以三聚氰胺为原料,采用热聚合法分别在空气气氛和氩气气氛下进行不同温度的热处理,制备片层状类石墨相氮化碳(g-C3 N4).运用XRD、SEM、TEM、FT-IR和Raman等对产物进行了表征分析,采用TG-DSC对三聚氰胺的热解行为和生成的g-C3 N4的热稳定性能进行了分析.结果表明:通过热聚合法可以将三聚氰胺合成高聚合度、具有片层状结构的纯相g-C3 N4.氩气气氛下热聚合生成的g-C3 N4表面光滑,片层状g-C3 N4紧密堆积程度较空气气氛下热聚合生成的g-C3 N4更高.热处理温度是影响g-C3 N4的重要因素,500℃热处理即能生成片层状g-C3 N4,且在700℃仍能稳定存在.氩气气氛下合成的g-C3 N4的热稳定性能比空气气氛下合成的g-C3 N4更好.     

碳热还原氮化法制备碳氮化钒的研究

以工业级五氧化二钒(V2O5)和纳米碳黑为原料,在氮气气氛下利用碳热还原法合成了碳氮化钒(V(C1-xNx))粉末。通过XRD、SEM测试方法对不同配碳量、不同反应温度下的反应产物进行了表征,结果表明:按配碳量为24.8%的化学计量配比的原料在1200～1250℃的温度范围内反应后可获得物相单一、含氮量相对较高、平均粒径大约为500nm的V(C1-xNx)固溶体粉末;低于1150℃的温度下合成的粉末中含有未反应完全的氧化物存在;高于1250℃的温度下反应开始向碳化方向转变,导致x值降低,且粉体颗粒间存在桥联和熔融现象。     

石墨相氮化碳量子点的合成及在分析检测中的应用进展

作为一种非金属材料,石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有成本低、稳定性好、可修饰性强等优点,在光催化领域备受关注。与体相g-C₃N₄不同,零维结构的石墨相氮化碳量子点(CNQDs)不仅保留了g-C₃N₄的优点,还具有独特的量子限域效应和特殊的光电效应及良好的生物相容性,在化学检测、光电器材及生物医药等方面表现突出。系统介绍了CNQDs的主要制备方法,包括超声法、水热法、微波辅助溶剂热法、固相法、准化学气相沉积法等;基于CNQDs独特的荧光特性,重点介绍了CNQDs在Fe³⁺/Fe²⁺、Hg²⁺等金属离子,Cl^-,F^-,I^-,NO^-₂等阴离子,酚类、三聚氰胺等有机化合物及胆固醇、抗坏血酸、谷胱甘肽、核黄素等各类生物医药试剂的检测;最后,分析了CNQDs在检测领域目前面临的主要问题,并对将来...     

介孔石墨相氮化碳载银聚醚砜膜制备及性能研究

膜污染一直是膜分离应用中的主要问题。将不同量的介孔石墨相氮化碳载银(m-g-C₃N₄/Ag)以共混法引入铸膜液中, 通过相转化法制备聚醚砜(PES)纳米复合膜, 系统研究了m-g-C₃N₄/Ag的添加对纳米复合膜形貌、过滤、抗菌、光催化和抗污染性能的影响。结果表明, m-g-C₃N₄/Ag的添加可以改善纳米复合膜的断面结构及表面亲水性。与纯PES膜相比, 纳米复合膜纯水通量随着掺杂量的增加显著提高, 各个样品对蛋白质的截留率均在90%以上, 表明m-g-C₃N₄/Ag的添加在不影响截留性能的前提下, 可以显著提高纳米复合膜的过滤性能。纳米复合膜的抗菌性能随着m-g-C₃N₄/Ag含量的增加而提高, 其中对铜绿假单胞菌的抗菌效果明显高于大肠杆菌。纯PES膜在光照下几乎不发生光降解。相比之下, 所有添加m-g-C₃N₄/Ag的纳米复合膜在可见光照射下均呈现良好的光催化性能, 且光催化活性随着m-g-C₃N₄/Ag的增加而逐渐增强。其中m-g-C₃N₄/Ag添加量最高的纳米复合膜显示出最明显的光催化作用, 在120 min内甲基橙的脱色率可达63%。通过四步过滤实验对所有膜的综合抗污染性能进行表征, 可知所有纳米复合膜通量恢复率均显著高于纯PES膜。水洗和可见光照射后所有膜的膜通量恢复率皆进一步提高。综上所述, 添加m-g-C₃N₄/Ag可以显著提高聚醚砜膜的抗菌性、可见光下光催化降解染料性能, 进而改善其综合抗污染性能。     

磷掺杂石墨相氮化碳的制备及其在锂硫电池中的应用

通过热缩聚合成法,采用尿素为原料,制备石墨相氮化碳(g-C3N4),以磷酸氢二胺作为磷源,制备不同磷含量的磷掺杂g-C3N4(xP-CN),研究磷掺杂对xP-CN的微观结构、形貌及xP-CN/S复合材料作为锂硫电池正极材料电化学性能的影响.研究表明,磷掺杂后xP-CN的层间距增大,导电性提高,比表面积变大,10％P-C...     

镧改性石墨相氮化碳光催化剂在太阳能-氢转换过程中的应用研究

以四水合醋酸镧[La(CH_3COO)_3·4H_2O]和三聚氰胺(C_3H_6N_6)分别作为镧(La)和石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的前驱体材料,通过简易的一锅热解的方法制备了La改性的石墨相氮化碳(La-g-C_3N_4)光催化剂。研究结果表明:所得光催化剂的可见光催化产氢活性与原始g-C_3N_4相比有明显改善,在La(CH_3COO)_3·4H_2O用量为0.5%(是C_3H_6N_6用量的摩尔百分数)条件下,制得的La-g-C_3N_4在6h内的产氢量达到575μmol/g_(cat),是原始g-C_3N_4的2.15倍。