新型氮化碳纳米材料的制备与性能测试

类石墨氮化碳(g-C_3N_4)是一种新型的可见光光催化剂,但类石墨氮化碳g-C_3N_4本身有着的一些缺陷,直接造成其光催化效率低。为了消除这些缺陷的存在,提高其光催化效率。本文是将类石墨氮化碳(g-C_3N_4)进行加工处理得到厚度在50 nm左右的薄片,然后通过XRD、SEM和TEM等多种方法对该催化剂进行表征。并在可见光下对罗丹明B进行降解来判断其催化效率。     

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。     

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。     

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。     

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)。     

氮化碳光催化分解水制氢性能研究

以三聚氰胺为原材料,经过煅烧和研磨处理制备可用于光催化水制氢的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)。然后在模拟太阳光的条件下,通过已磨和未磨两组样品的对照实验来检测氮化碳(g-C_3N_4)的催化性能。结果表明:已磨的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)催化性能较好,未磨的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)性能较差。已磨的石墨相氮化碳作为光催化剂参与反应3h制得产氢量为406μmol,而未磨的氮化碳在同样的情况下制得氢气为261μmol。     

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。     

石墨相氮化碳与半导体光催化剂复合研究进展

叙述了近年来国内外石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与半导体复合光催化剂的制备方法、提高其光催化活性途径及常见复合催化剂的研究进展,以进一步揭示在半导体光催化剂复合研究中所面临的主要难题及今后改进措施,认为应继续采用多种手段共同改性g-C_3N_4光催化剂,以便提高其光催化高效性及稳定性;研究其它不同修饰剂对g-C_3N_4的光吸收和光催化协同效应机理、光生电子与空穴在修饰条件下发生分离的物理机制;进一步探索g-C_3N_4光催化全解水反应机制,为g-C_3N_4在处理水中污染物、治理空气污染物、光解水制氢等领域提供更多的应用前景。     

类石墨相C_3N_4光催化剂的制备及改性研究进展

类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)半导体材料因具有热稳定性好、价廉、能带结构易于调控和较高的太阳能转化率等特性而在光催化领域具有广泛的应用前景,其制备和性能的研究引起了国内外学者的广泛关注。本文介绍了C_3N_4的制备技术及其光催化应用领域,综述了g-C_3N_4光催化性能的增强改性研究进展,包括物理复合改性、化学掺杂和形貌调控等改性研究进展,对g-C_3N_4光催化的发展趋势进行了展望。     

类石墨相氮化碳的制备及光催化还原CO_2性能

分别以尿素、三聚氰胺为前驱体,采用缩聚法制备了不同形貌及性能的类石墨相氮化碳(g-C3N4)光催化剂,采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis、FTIR、BET和荧光光谱对g-C_3N_4进行表征,考察了不同前驱体对催化剂形貌及在甲醇溶液中光催化还原CO_2效率的影响。结果表明:以尿素为前驱体制备的u-g-C_3N_4呈片状结构,光催化还原CO_2制备甲酸甲酯的效率较高,为512.8μmol/(gcat·h);以三聚氰胺为前驱体制备的m-g-C_3N_4呈块状结构,光催化效率为257.3μmol/(gcat·h)。     

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-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。     

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。     

镍卟啉敏化g-C3N4复合催化剂的合成及性能研究

以5, 10, 15, 20-四-(4-羧基亚甲氧基)苯基镍卟啉(NiTCMOPP)和类石墨氮化碳(g-C_3N_4)为原料,通过水热法制备得到了NiTCMOPP/g-C_3N_4复合材料。研究了g-C_3N_4及Ni TCMOPP/g-C_3N_4复合物对NaBH_4水解制H_2效率的影响。结果表明,在室温时,NiTCMOPP/g-C_3N_4复合催化剂显示了较高的平均产H_2效率为25mL·min~(-1)/g(g-C_3N_4)。基于透射电子显微镜(TEM),紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和荧光(PL)光谱说明NiTCMOPP/g-C_3N_4复合催化剂具有较高的光催化活性主要原因是,Ni TCMOPP敏化剂,不仅可以提高g-C_3N_4对可见光的高效捕获,而且可以促进电子从激发态的Ni TCMOPP到g-C_3N_4的高效转移,大大降低光生载流子的复合速率。     

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。     

单金属掺杂石墨相氮化碳的理论计算研究

现如今,能源的日益减少和对自然的伤害使得全世界越来越关注如何有效制备和利用环境友好型可持续新能源,而作为新能源之一的太阳能,因为它的无污染、价格低廉,引起了世界各国研究者的兴趣。这也使得光催化研究成为了世界研究中的一个前沿话题。目前氮化碳材料的光催化效率并不高,因此需要更加高效绿色的太阳能光催化材料。文章将通过研究使用不同的金属掺杂g-C_3N_4,发现其中的规律并进行分析。     

三维网络结构石墨烯/氮化碳气凝胶的制备及其光催化性能

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)被认为是一种高效的非金属半导体光催化剂。为进一步优化其光催化性能,通过热解-质子化剥离-水热复合并结合冷冻干燥技术的"三位一体"法制备了不同配比的石墨烯/g-C_3N_4三维网状结构气凝胶复合材料;采用XRD、FTIR、SEM、BET等表征方法对制备的样品进行表征和分析,研究了其在模拟太阳光下对亚甲基蓝溶液的光催化降解性能。结果表明,m(氧化石墨烯)∶m(氮化碳)=1∶1其光催化效果最佳,在180 min后染料降解率可达82.19%,是质子化氮化碳(61.45%)的1.33倍。     

银复合对石墨型氮化碳结构及光催化性能的影响

为了提高石墨型氮化碳(g-C_3N_4)的可见光催化性能,利用水热合成,通过片状g-C_3N_4自组装法制备了银复合的石墨型氮化碳材料,研究了不同硝酸银加入量对Ag/g-C_3N_4复合材料的结构与光催化性能的影响。采用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计、X射线衍射光谱(XRD)、红外傅立叶变换光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构与性能进行表征。结果表明:所得复合材料由于g-C_3N_4自组装行为而形成球状结构,其球形的直径随着硝酸银加入量的增加而减小;与g-C_3N_4相比,复合材料具有高的催化性能,可能由于其银的均匀复合以及所形成的3维结构;而Ag(60)/g-C_3N_4表现出最高的催化活性,原因在于银离子浓度对制备的复合催化剂的光学性质、能带及结构的影响。     

质子化氮化碳的制备及其复合材料的光催化性能

分别采用硫酸、盐酸和硝酸对尿素热解得到的体相块状石墨相氮化碳(g-C_3N_4)进行质子化改性,超声剥离得到氮化碳纳米片,考察3种质子化氮化碳纳米片对亚甲基蓝染料的光催化降解性能,利用XRD、FT-IR、SEM、BET、UV-DRS、UV-VIS等对其结构、形貌、比表面积、禁带宽度进行分析。结果表明,硫酸改性后的g-C_3N_4比表面积最大(60. 9 m~2·g~(-1)),亚甲基蓝降解效果最好,降解率为46. 7%,相比于体相块状g-C_3N_4的29. 2%提高了17. 5个百分点。以硫酸质子化改性的g-C_3N_4为前驱体,采用搅拌法制备得到质子化g-C_3N_4/石墨烯复合材料,其光催化降解亚甲基蓝的降解率为81. 7%,较硫酸质子化g-C_3N_4提高了35. 0个百分点。     

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。