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。     

Ag2O/g-C3N4复合材料的制备及其光催化性能研究

采用水热合成法制备Ag_2O/g-C_3N_4复合光催化剂,通过XRD、SEM、EDS等手段对其进行表征,以亚甲基蓝模拟目标污染物,考察光催化剂种类、投加量和MB初始浓度对光催化活性的影响。结果表明,Ag_2O沉积到g-C_3N_4的表面并发生明显的团聚,但未改变其晶体结构;在可见光照射180 min后,当Ag_2O/g-C_3N_4复合材料投加量为1. 0 g/L,MB初始浓度为15 mg/L时,MB的降解率达到最高为95. 97%;光催化降解过程符合准一级反应动力学模型;通过不同染料废水的降解实验分析,Ag_2O/gC_3N_4复合光催化剂具有广泛的适用性。     

溶胶-凝胶法及焙烧处理制备g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料的可见光催化活性分析

利用溶胶凝胶法和焙烧处理的方式配置类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),使其和TiO_2复合得出gC_3N_4/TiO_2复合光催化材料。对配置的符合光催化剂实现测试,将亚甲基蓝MB作为模拟污染物,分析gC_3N_4/TiO_2的可见光催化活性。结果表示,g-C_3N_4/TiO_2吸收波长朝着可见光区域移动。在g-C_3N_4和TiO_2复合质量比为4∶1的时候,得到的g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂具有良好的催化活性,对于MB可见光催化活性为g-C_3N_4的2.74倍。     

g-C3N4/TiO2复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用高温煅烧法制备了类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与TiO_2(P25)复合得到g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂。采用XRD、FT-IR、UV-Vis/DRS、SEM等方法对制备的复合光催化剂进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/TiO_2的可见光催化活性。结果表明:通过复合,g-C_3N_4/TiO_2的吸收波长向可见光区域移动;当gC_3N_4与TiO_2复合质量比为4∶1时,所得到的g-C_3N_4/TiO_2(4∶1)复合光催化剂的催化活性最佳,其对MB的可见光催化活性是g-C_3N_4的2.74倍。     

石墨相氮化碳纳米片的可控制备及光催化性能EI北大核心CSCD

通过调控前驱体三聚氰胺和尿素比例采用热聚合法得到一系列厚度可控的石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米片。采用X射线粉末衍射、扫描电镜、原子力显微镜、比表面积测试、紫外可见光谱和荧光光谱等手段对纳米片的结构和性能进行了表征,并探讨了其光催化降解罗丹明B(Rh B)的性能。结果表明:当三聚氰胺和尿素比例为1:8时g-C_(3)N_(4)最薄(1:8-CN),厚度仅为3.518 nm,同时1:8-CN的比表面积是以三聚氰胺为原料制备的g-C_(3)N_(4)(M-CN)的7倍。光电学分析表明,1:8-CN具有更高的光生载流子分离效率。在可见光照射下,1:8-CN对Rh B的光催化降解率可以达到96.2%,是M-CN的1.9倍。1:8-CN光催化降解Rh B的反应机理表现为:光生电子-空穴对分离产生的电子与O2结合生成·O_(2)^(-),·O_(2)^(-)将Rh B氧化生成CO2和H2O,空穴几乎不参与反应。     

玉米秸秆粉水热炭化制备碳量子点及其光催化性能研究

以玉米秸秆粉为碳源,采用水热法制备了荧光碳量子点(CQDs),采用TEM、FT-IR、紫外分光光度计和荧光分光光度计对CQDs的粒径分布、结构特征及光学性质进行了分析。将CQDs与g-C_3N_4复合,对CQDs/g-C_3N_4复合材料的光催化性能进行了初探。实验结果表明:单一的CQDs和g-C_3N_4均有较好的光催化活性,当CQDs复合适量的g-C_3N_4时,光催化性能进一步增强。当CQDs/g-C_3N_4复合材料中加入60mL CQDs溶液,用量为0.04g,光催化降解亚甲基蓝的效果最佳,120min时亚甲基蓝基本降解完全。     

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。     

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。     

MoS_2/g-C_3N_4复合光催化剂催化降解H_2S的研究

采用热处理法合成了g-C_3N_4,通过光照沉积法将MoS_2原位沉积到g-C_3N_4表面的活性位点,制备了MoS_2/g-C_3N_4复合光催化剂,采用XRD、XPS和BET对MoS_2/g-C_3N_4复合光催化剂的结构进行了表征：MoS_2负载到g-C_3N_4表面,且未改变g-C_3N_4的晶体结构,同时具有较大的比表面积。考察了MoS_2负载量、光催化剂的用量及光源强度对光催化降解H_2S性能的影响,当氙灯的功率为300W、光催化剂的用量为20 mg以及MoS_2的负载量为3%时,MoS_2/g-C_3N_4光催化降解H_2S制取H_2的活性最高,产氢速率最高可达到3 205μmol/(h·g),是纯g-C_3N_4光催化反应产氢速率的3.1倍,且表现出较好的光催化稳定性。     

G-C_3N_4/CeO_2光催化剂的制备及其还原CO_2的性能研究

环境和能源问题是人类在21世纪面临的两个重大问题。利用有效的光催化剂将CO_2催化转化为碳氢燃料既有利于改善环境,又可以缓解能源问题。将类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与氧化铈(Ce O2)复合形成异质结复合材料作为光催化剂。利用XRD、TEM、FT-IR、DRS、光致发光等手段对制备的光催化剂进行表征,表征结果表明中空氧化铈纳米球分布在g-C_3N_4表面,引进氧化铈增强g-C_3N_4的光学性能;在可见光条件下进行光催化还原CO_2的实验,光催化结果表明,氧化铈的引进提高了g-C_3N_4的光催化效率。     

Co3O4/g-C3N4复合光催化剂降解罗丹明B的研究

为提高石墨相氮化碳(g-C3N4)的光催化性能,采用3D花状ZIF-Co与g-C3N4混合热处理的方法制备了3D花状Co3O4/g-C3N4复合光催化剂,并将其用于光催化降解罗丹明B模拟染料废水。结果表明:当ZIF-Co与g-C3N4的质量比为5%时,制备的Co3O4/g-C3N4的光催化性能最佳,在可见光下照射30 min,其对罗丹明B的降解率可达90%以上,且该催化剂的重复稳定性好。在降解罗丹明B的过程中活性基团的作用顺序为·O2->h+>·OH。     

有机酸介导合成WO3/g-C3N4及其光催化性能

采用水热法制备了WO3/g-C3N4复合物,并探讨了草酸、柠檬酸、乙酸和水杨酸对复合物结构、形貌及催化活性的影响。结果表明,复合物中棒状WO3分布在片层状的g-C3N4上,二者结合紧密形成异质结构。以1 mol/L草酸为介导剂制备的WO3/g-C3N4的光催化活性最佳,当WO3和g-C3N4质量比为1∶1时,可见光下反应210 min,对罗丹明B的降解率达97.46%。自由基捕获实验表明,光催化反应活性基团排序为·O2->h+>·OH。经推测,光催化降解机制符合Z型机制。     

g-C3N4/ZnO复合材料的制备、表征及可见光催化性能

以一步法原位合成了g-C3N4/ZnO异质结复合材料,评价其在可见光下降解亚甲基蓝（MB）的光催化活性,并探讨了g-C3N4/ZnO的光催化机制。运用XRD、FT-IR、SEM和UV-Vis DRS对所合成的复合材料进行表征。结果表明,经复合后g-C3N4和ZnO紧密结合,构建了异质结,提高了光生电子-空穴的分离效率,并且在可见光区表现出较强的光响应性;当g-C3N4的质量分数为19%时,复合材料降解MB的反应速率常数为0.0206min-1,是纯g-C3N4的3.8倍。催化剂重复使用5次,仍保持较高的催化活性。     

插层法制备g-C3N4/高岭石复合材料及其对罗丹明B的光催化机理研究

伴随着印染行业的快速发展,部分含有罗丹明B(RhB)的染料废水未经处理便被排出.因RhB较难自然降解,对环境造成了恶劣的影响.本文通过置换插层-煅烧法制备出g-C3 N4/高岭石复合材料,在恒温模拟太阳光催化系统下,研究了复合材料对RhB的光催化性能,并探讨其催化机理.结果表明,随g-C3 N4含量递增的复合光催化材料1g-C3 N4/K、2g-C3 N4/K、3g-C3 N4/K、4g-C3 N4/K和5g-C3 N4/K的催化性能呈先升后降的趋势,4g-C3 N4/K催化效果最好,光照6 h对RhB的降解率可达73％.进一步研究提出g-C3 N4/高岭石复合光催化材料的催化机理为光照激发复合光催化剂,产生具有较强氧化还原能力光生载流子空穴对,其可与RhB发生反应,使之氧化成小分子碳氢化合物或被矿化成二氧化碳和水.所制备的高岭石负载石墨相氮化碳光催化材料具有较好的亲水性,使得复合材料在染料溶液中有较好的分散性,有利于光催化过程的进行,有效实现了对RhB的光催化降解.     

Zr掺杂g-C3N4光催化降解有机污染物

以盐酸胍为前驱体，硝酸锆为锆源，通过热聚合法制备了Zr掺杂的Zr/g-C3N4光催化剂。运用XRD、SEM、UV-Vis DRS、PL、XPS、BET等手段对催化剂的结构、形貌、光学性能进行了表征分析。结果表明：Zr掺杂改性的Zr/g-C3N4光催化剂拓宽了可见光的吸收，增大了比表面积，且降低了光生电子-空穴的复合率，具有较好的光催化活性。可见光照射下，在60 min内，5Zr/g-C3N4对罗丹明B（RhB）的光催化降解率达99.29%，光催化降解过程符合一级动力学方程，其速率常数k= 0.08647 min-1，是纯g-C3N4的8.3倍。捕获剂实验发现降解RhB的主要活性物种为超氧自由基，并推测了可能的反应机理。     

新型g-C3N4/CuS复合材料的制备及光催化研究

一步水热法合成CuS修饰的石墨相氮化碳(g-C3N4/CuS)复合光催化剂,通过FE-SEM、XRD、FTIR、UV-Vis-DRS等手段对其进行了表征,利用Cr(VI)溶液考察了g-C3N4/CuS在可见光下的光催化还原性能.实验结果表明,g-C3N4/CuS复合光催化剂的光催化活性明显优于单一的g-C3N4和CuS.可见光照射下,180 min内Cr(VI)的去除率可达70％以上.CuS的引入不仅扩宽了g-C3N4的可见光吸收范围,而且降低了g-C3N4光生电子和空穴的复合率,从而显著提高g-C3N4的光催化活性.该复合材料的催化活性受溶液的pH值影响较大,酸性条件下更有利于光催化反应的进行;共存低浓度腐殖酸对Cr(VI)的去除没有显著影响.g-C3N4/CuS具有良好的可见光催化活性,可用于废水中Cr(VI)的光催化还原去除.     

Enhanced performance of g-C3N4/TiO2 photocatalysts for degradation of organic pollutants under visible light☆

Photocatalytic degradation is one of the most promising remediation technologies in terms of advanced oxida-tion processes (AOPs) for water treatment. In this study, novel graphitic carbon nitride/titanium dioxide (g-C3N4/TiO2) composites were synthesized by a facile sonication method. The physicochemical properties of the photocatalyst with different mass ratios of g-C3N4 to TiO2 were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscopy (TEM), N2 sorption, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and UV–vis DRS. The photocatalytic performances were evaluated by degradation of methylene blue. It was found that g-C3N4/TiO2 with a mass ratio of 1.5:1 exhib-ited the best degradation performance. Under UV, the degradation rate of g-C3N4/TiO2 was 6.92 and 2.65 times higher than g-C3N4 and TiO2, respectively. While under visible light, the enhancement factors became 9.27 (to g-C3N4) and 7.03 (to TiO2). The improved photocatalytic activity was ascribed to the interfacial charge transfer between g-C3N4 and TiO2. This work suggests that hybridization can produce promising solar materials for envi-ronmental remediation.     

g-C_3N_4/AC的制备及其可见光催化活性研究

以尿素为前躯体,于管式炉中进行高温煅烧,借助X射线衍射、电镜扫描手段对产物进行表征,以罗丹明B为污染物,对所得产物的可见光催化性能进行评价,同时考察不同负载量、不同煅烧温度和煅烧时间对光催化活性的影响。结果表明,500~600℃煅烧3 h所得负载量为60%的g-C_3N_4/AC可见光催化活性最强。     

微波修饰g-C3N4处理罗丹明B模拟废水的研究

以三聚氰胺(C_3H_6N_6)为前驱体,通过高温煅烧制备了g-C_3N_4光催化剂,并用微波辐射法制备了改性g-C_3N_4,用XRD、FT-IR、UV-Vis及PL等对催化剂结构进行了表征。结果表明,微波改性样品光催化活性显著提高,微波辐射7min的催化剂对20mg/L的罗丹明B在可见光下催化降解2h,降解率达到97.03%。     

花簇状g-C3N4/Bi2MoO6微球的制备及光催化降解模拟染料废水

以酵母为生物模板，通过水热-牺牲模板法制备得到了花簇状g-C3N4/Bi2MoO6复合微球，利用XRD、SEM、TEM、FT-IR、DRS、光电流响应以及氮气吸附-脱附等手段对样品的晶体结构、微观形貌、光吸收和比表面积等性能进行表征，并对样品可见光催化降解亚甲基蓝（MB）模拟染料废水的性能和机理进行探讨。实验结果表明：水热-牺牲模板法可实现g-C3N4与Bi2MoO6在生物模板表面的成功复合，样品分散性良好，微球直径约为8μm，表面呈花簇状，比表面积达11.6007m2/g。在可见光下复合微球对亚甲基蓝模拟染料废水表现出较高的光催化降解活性，当催化剂添加量为1g/L，可见光照射120min后，初始浓度为15mg/L的亚甲基蓝废水降解率高达96%以上。机理分析证实花簇状复合微米球表面g-C3N4与Bi2MoO6形成的Z型异质结有效降低了电子-空穴的复合率，显著提升了对模拟染料废水的可见光催化性能。