g-C3N4光催化性能的研究进展

利用光催化剂将太阳能转化为人类可以直接利用的能量, 并用其解决地球资源的枯竭和生存环境的恶化是可再生清洁能源研究的一个方向。g-C₃N₄的独特结构赋予其良好的光催化性能, 使之成为光催化领域的研究热点。目前在光催化领域, g-C₃N₄主要用于催化污染物分解、水解制氢制氧、有机合成及氧气还原。在实际应用中, 为进一步提高g-C₃N₄的光催化效果, 科研工作者开发了多种改进方法, 例如物理复合改性、化学掺杂改性、微观结构调整等。本文主要论述了g-C₃N₄在光催化领域的应用以及光催化性能的改进方法, 简要阐述了光催化和各种改进方法的机理, 分析了目前g-C₃N₄在光催化领域面临的问题和挑战, 展望了g-C₃N₄的应用前景。     

g-C3N4/高岭土复合材料的制备及其光催化性能研究

以水洗高岭土为载体, 采用盐酸对g-C₃N₄进行质子化处理, 通过浸渍法制备了g-C₃N₄/高岭土复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等手段对复合材料的晶体结构、微观形貌和光学性能进行了表征, 并以罗丹明B为目标降解物, 研究了复合材料在可见光下的光催化性能。结果表明: 当高岭土和g-C₃N₄的质量配比为6︰3时, g-C₃N₄/高岭土具有较优的光催化性能, 其光催化速率是纯g-C₃N₄的8.62倍; 高岭土和g-C₃N₄通过静电吸引力紧密结合在一起, 该复合结构能够有效地降低光生电子和空穴的复合几率, 改善了纯g-C₃N₄光催化材料的吸附性能, 进而有效提高了其光催化性能。     

镍锌铁氧体纳米材料制备及其光催化性能研究

以金属硝酸盐、硝酸镍、硝酸铁、硝酸锌为原料,柠檬酸和葡萄糖作为分散剂和燃烧剂,通过溶胶-凝胶自蔓燃法在200℃下制备了纳米Ni0.5Zn0.5Fe2O4光催化剂。通过XRD、TEM、VSM分析表明,所制样品为纯相尖晶石型镍锌铁氧体,颗粒大小约为18nm,饱和磁强度Ms为31.14A·m2/kg,剩余磁强度Ms为2.08A·m2/kg,矫顽力Hc为4949A/m,表现为铁磁性。样品的光催化性能实验表明,在Ni-Zn铁氧体+H2O2+可见光系统中,亚甲基蓝的降解率在2h内达到98%。反应后的样品通过磁力回收,用去离子水和无水乙醇清洗,60℃烘干后,进行3次重复实验,样品的降解率没有降低,表明样品性能稳定,是一种可回收的光催化剂。     

改性g-C3N4掺杂聚氨酯涂层的制备及其耐腐蚀性能研究

通过硅烷偶联剂(OTS)对g-C3N4改性,将改性g-C3N4与聚氨酯共混后制备出改性g-C3N4/聚氨酯复合材料,研究不同质量分数的改性g-C3N4对改性g-C3N4/聚氨酯复合材料的耐腐蚀等性能的影响.利用红外光谱、X射线衍射能谱、X射线光电子能谱、粒径分析对g-C3N4的结构和性能进行了表征,同时利用接触角分析、...     

PANI载的孔状g-C3N4的界面聚合法制备与光催化性能研究

在孔状石墨型氮化碳(g-C₃N₄)存在下, 通过苯胺单体的界面聚合成功制备了孔状g-C₃N₄/聚苯胺(PANI)复合催化剂。采用XRD、FTIR、SEM、TGA、UV-Vis和电化学阻抗谱等对样品的结构、形貌、性能以及可见光催化降解亚甲基蓝的催化活性进行表征。结果表明: PANI组装在孔状g-C₃N₄片上, 此种复合结构不仅利于孔状g-C₃N₄对PANI链段运动的限制, 提高孔状g-C₃N₄/PANI复合催化剂的稳定性; 而且增强材料的可见光利用率、氧化能力和电子输运性能, 利于可见光催化性能的改善。     

CTAB作用下TiO2/g-C3N4的制备及光催化降解偏二甲肼废水

在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作用下,采用水热合成法制备TiO 2/g-C 3N 4复合材料,研究CTAB对复合材料结构及光谱性质的影响。采用XRD、TEM、N 2吸附-脱附、FT-IR、UV-Vis DRS、PL等测试手段对材料进行表征,并在可见光下进行光催化降解偏二甲肼(UDMH)废水实验。结果表明:在CTAB作用下合成的TiO 2/g-C 3N 4复合材料晶型结构完整,TiO 2粒径更小并且在g-C 3N 4片层上均匀分布,具有较大的比表面积和丰富的介孔结构,复合材料的光吸收带边拓展至450nm,光生空穴-电子复合率明显降低。光催化实验表明,可见光条件下反应120min,UDMH的去除率达到了83.2%,相比未添加CTAB制备的TiO 2/g-C 3N 4提升了13.7%。     

软磁锰锌铁氧体纳米粉体的烧结特性研究

研究了烧结温度和掺杂对软磁锰锌铁氧体材料性能和微观结构的影响。采用传统成型工艺和冷等静压成型相结合,进行分段烧结,研究坯体的致密化程度和晶粒生长情况。烧结体的密度、微观结构和相组成分别采用阿基米德法、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）进行测试分析。烧结体的磁性能用振动样品磁强计（VSM）来测定。结果表明：烧结温度在850℃时材料密度、微观结构和磁性能较好,但还未能达到高性能产品的标准,需要通过掺杂等其他手段进行进一步研究。     

超声-冷冻干燥法制备g-C3N4纳米片及其光催化降解性能研究

采用全新的超声-冷冻干燥法对焙烧所得块状石墨相氮化碳(g-C_3N_4)进行处理,以期改善其分散性,获得高活性的纳米片状结构g-C_3N_4。通过XRD、SEM、IR、BET、UV-Vis等表征手段对系列样品的形貌、结构、能带间隙等特点进行研究,并在可见光下考察了催化剂对罗丹明B的降解效果。研究结果表明,经超声-冷冻干燥处理后的样品,其催化降解速率是块状g-C_3N_4样品的3.08倍,表明冷冻干燥对优化催化剂结构,提升催化降解性能具有重要作用。     

基于g-C3N4异质结复合材料光催化降解污染物的研究进展

随着现代工业的迅速发展,向环境中排放的有机物及重金属污染物与日俱增,光催化降解法是一种清洁、高效、低成本的处理手段。作为新兴非金属可见光驱动催化剂的g-C_3N_4具有廉价易得、无毒无害等优点,但存在可见光响应范围较窄、光生电子-空穴对复合率较高等明显问题,导致量子产率低,光催化效率不高。研究发现,部分金属硫化物、金属氧化物以及三元化合物等不同类型的半导体能够与g-C_3N_4形成异质结构,通过调控半导体的形貌能够在不同程度上与g-C_3N_4构成良好的晶格匹配,这有利于电子在两种或多种半导体之间传输。通过构建异质结构能够有效地降低带隙宽度,拓宽光响应范围,减小光生电子-空穴复合率,提高光催化效率。本文分类讲述了近几年常用的基于g-C_3N_4的复合半导体材料,它们都不同程度地实现了电子与空穴对的良好分离,有效地消除了各类有机物及重金属的污染,是具有应用价值的光催化剂候选者。     

共沉淀法制备锰锌铁氧体粉工艺条件研究

以FeCl3、ZnSO4·7H2O、MnSO4·H2O为原料,利用化学共沉淀法合成了锰锌铁氧体前驱体,然后对前驱体进行不同温度的热处理,并通过XRD、SEM、VSM对产物的结构、形貌、磁性能进行了表征,结果显示,在温度850℃,保温2h处理后,得到的锰锌铁氧体晶化最好,产物的晶型为立方晶系的尖晶石型,此条件下合成的锰锌铁氧体粉的比磁化饱和强度为88.97emu/g.     

微量成分添加对锰锌铁氧体性能影响研究进展

介绍了锰锌铁氧体的晶体结构及其主要磁性能的影响因素,综述了微量成分添加对其结构及磁性能影响的研究现状.目前,主要有3类添加剂,第一类添加剂沉积在晶界,影响晶界电阻率;第二类添加剂在烧结过程中形成液相,改善显微结构;第三类添加剂进入尖晶石晶格取代离子,影响磁性能.     

废旧锌锰干电池制备锰锌铁氧体研究进展

废旧锌锰干电池含有大量可以回收利用的有用资源,本文针对利用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体技术,系统的分类综述了利用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体技术国内外研究的最新进展,指出制备高附加值的锰锌铁氧体将是未来资源化回收利用废旧锌锰干电池的发展趋势,也对利用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体提出了建设性的意见。     

常压条件下NaOH剥离g-C3N4及其光催化性能研究

通过热聚合法制备了块状g-C_3N_4,并利用不同浓度的NaOH对块状g-C_3N_4进行常压剥离处理,获得了大比表面积、疏松多孔的g-C_3N_4。对样品进行了XRD、SEM、TEM、BET、PL、FT-IR、UV-Vis光谱多项表征,并进行了降解罗丹明B光催化性能测试。结果显示,随着NaOH溶液浓度的增加,g-C_3N_4疏松程度增加,经过浓度为0.3 mol/L的NaOH处理的g-C_3N_4层间氢键破坏程度大,层内的结构也遭到一定程度的破坏,比表面积明显增大,是块状g-C_3N_4的5.5倍。较大的比表面积有效地增加了对罗丹明B的吸附性,同时经过0.3 mol/L的NaOH处理的g-C_3N_4电子与空穴的复合速率降低,吸附和光催化协同效应使0.3 mol/L NaOH处理过的g-C_3N_4光催化降解罗丹明B的效率较块状的g-C_3N_4有较大程度的提高。     

锰锌铁氧体的制备研究进展

阐述了国内外锰锌铁氧体制备技术的研究进展,主要包括了传统的固相法、共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法以及自蔓延燃烧法等方法。介绍了各种方法的原理与应用,并分析了各种方法的优势与不足。其中,化学共沉淀法、溶胶凝胶法-自蔓延燃烧法制备方法应用较为普遍,而水热合成法和微乳液法在制备纳米级锰锌铁氧体晶体及相关功能化材料中有着重要的应用。分析表明锰锌铁氧体的制备还需进一步完善,并提出锰锌铁氧体与导电聚合物的复合、外加磁场制备锰锌铁氧体的研究方向。     

g-C3N4及改性g-C3N4的光催化研究进展

聚合型半导体材料g-C3N4因其优异的物理性能和光电性能成为当今研究的热门材料。本文从结构分析和理论计算角度讨论了g-C3N4能够作为无金属催化剂的原因,综述了介孔g-C3N4、无机元素掺杂g-C3N4、金属负载g-C3N4、g-C3N4/金属氧化物复合物和有机改性g-C3N4等不同改性g-C3N4的制备和性质,着重分析了他们催化光解水析氢反应的机理、影响因素及研究进展,并阐述了今后的研究方向。     

三维大孔g-C3N4吸附和光催化还原U(VI)性能研究

将易溶的U(VI)还原为微溶的U(IV)是治理放射性铀污染的有效方法。本研究以SiO₂纳米球作为硬模板, 通过热聚合-刻蚀制备具有连续贯通的三维大孔g-C₃N₄光催化剂, 用于吸附-光催化还原U(VI)。材料表征结果显示: 三维大孔g-C₃N₄比表面积显著增加, 对可见光的吸收明显增强; 同时具有三维有序大孔结构, 并呈规则的紧密堆积结构, 孔壁完整多孔, 整个结构具有良好的三维连通性。吸附实验表明: 三维大孔g-C₃N₄对U(VI)最大吸附容量可达~30.5 mg/g, 该过程更符合Langmuir吸附模型, 与块体g-C₃N₄相比吸附容量提高了~1.83倍。光催化还原实验表明: 三维大孔g-C₃N₄具有高的光催化活性和良好的稳定性, 其还原反应速率常数为~0.0142 min ^-1, 是块体g-C₃N₄ (~0.0024 min ^-1)的~5.9倍。鉴于三维大孔g-C₃N₄具有较优异的吸附-催化还原性能, 该材料有望应用于放射性废水中U(VI)的快速高效清除。     

锰锌铁氧体磁流体制备过程中OH-影响规律的研究

采用化学共沉淀法制备了Mn0.78Zn0.22Fe2O4z磁流体,全面分析并探讨了沉淀剂OH-的加入量对于溶液中金属离子共沉淀过程的影响规律及其作用机理.结果表明,溶液中Mn2+、Zn2+及Fe3+的沉淀过程与沉淀剂OH-的加入量密切相关,要保证上述离子的共同沉淀,沉淀剂OH-的加入量必须保证一定的过量比;当OH-过量比达到0.25时,可以保证溶液中金属离子的完全共同沉淀,此时,所制备磁流体的磁性能最好.当OH-过量比超过0.25以后,由于Zn2+不完全沉淀,导致反应产物的化学成分偏离规定的化学计量比,所制备磁流体的磁性能下降.     

锰锌铁氧体纳米粒子的制备和磁性能研究

以金属离子的硫酸盐溶液和氨水溶液为原料,采用水热法制备了粒径为6～16nm的锰锌铁氧体纳米粒子.采用XRD、TEM、TGA和VSM等方法对产物以及产物的磁性能进行了表征.结果表明,锰锌铁氧体(Mn1-xZnxFe2O4)的居里温度随着锌的相对含量x的增加而单调的降低.锰锌铁氧体的磁化强度先随着锌的相对含量x的增加而增大,当锌的相对含量＞0.6时,磁化强度随着锌的相对含量x的增加而减小.测量了锰锌铁氧体磁流体的饱和磁化强度,计算了锰锌铁氧体(Mn0.4Zn0.6Fe2O4)纳米粒子的磁矩,其值为1.01×10-19A·m2.