ZnO/g-C_3N_4复合材料的制备及其光催化性能研究

采用一步法成功制备了氧化锌/石墨相氮化碳(ZnO/g-C_3N_4)复合光催化材料,通过XRD,SEM,TEM,FT-IR和UV-vis DRS对所得样品的微观形貌和吸光特性进行了表征.结果表明,ZnO颗粒均匀分布在片状g-C_3N_4表面上,ZnO/g-C_3N_4最大光吸收边的位置相对于纯相ZnO发生了明显的红移.利用光催化降解甲基橙溶液评估了所得样品的光催化活性,发现ZnO/g-C_3N_4复合材料的光催化效率远高于纯相ZnO和纯相g-C_3N_4,分别达到ZnO的14倍和g-C_3N_4的9倍.复合材料光催化性能得以提升的主要原因有两点:复合样品材料具有比纯相ZnO更大的光吸收范围,提高了太阳光的利用率;ZnO纳米颗粒与g-C_3N_4紧密耦合形成的异质结构有效促进了光生电子-空穴对的分离.     

铁掺杂氮化碳的制备及其光催化性能研究

采用硫酸亚铁和三聚氰胺为前驱体制备了不同铁掺杂量的石墨型氮化碳材料(Fe/g-C_3N_4)。采用X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、电子扫描显微镜(SEM)等分析测试手段对制备的催化剂进行了表征.结果表明,铁掺杂改变了石墨型氮化碳(g-C_3N_4)的光学性质。通过可见光催化降解亚甲基蓝(MB)的反应,研究了不同Fe掺杂量对g-C_3N_4可见光催化性能的影响,结果表明,掺杂质量分数为0.5%的Fe/g-C_3N_4光催化性能最佳;210 min内MB的降解率为35%,速率常数为0.001 37 min~(-1),是纯石墨型氮化碳的1.8倍。     

g-C_3N_4/RGO/AgI复合光催化剂的制备及性能研究

采用热聚合法制备石墨相氮化碳(g-C_3N_4),超声法制备还原氧化石墨烯/石墨相氮化碳(RGO/g-C_3N_4)二元复合光催化剂,再利用共沉淀法在二元复合光催化剂RGO/g-C_3N_4表面负载AgI,制得g-C_3N_4/RGO/AgI复合光催化剂。运用XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis和FTIR等手段对材料进行表征,以罗丹明B(Rh B)作为目标物,用g-C_3N_4/RGO/AgI进行光催化降解实验。结果表明:光照210min后,g-C_3N_4/RGO/AgI光催化剂对Rh B的降解率为96. 52%。相同条件下,RGO/g-C_3N_4和gC_3N_4/AgI对RhB的降解率分别为58. 28%和73. 80%。g-C_3N_4/RGO/AgI复合光催化剂具有优异的光催化性能。     

光诱导合成氮化碳负载的银纳米催化剂

为提高g-C_3N_4的光催化活性,采用光诱导法将银纳米颗粒与g-C_3N_4复合在一起制得氮化碳负载的银纳米催化剂(Ag/g-C_3N_4)。产品分别采用紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪与傅里叶变换红外光谱仪进行表征,其光催化活性通过在可见光照射下降解罗丹明B得出。结果表明,光诱导法可以将硝酸银还原成单质银并将其负载到氮化碳表面上,只用0.1 g的Ag/g-C_3N_4对罗丹明B能达到91.6%的降解率,并且循环使用5次后还有高达87.9%的降解率。Ag/g-C_3N_4具有催化活性高、耗量少、稳定性好的特点。     

Zn掺杂g-C_3N_4的制备及其可见光催化性能研究

以三聚氰胺为前驱体,采用热聚合法在马弗炉中制取了类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)催化剂;然后以含有一定质量ZnCl2的三聚氰胺为前驱体,采用相同的方法制备了Zn/g-C_3N_4复合催化剂。采用X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、电子扫描显微镜(SEM)对制备的样品进行了表征,通过可见光催化降解亚甲基蓝溶液(MB)实验研究了Zn掺杂浓度对光催化活性的影响。实验结果表明,掺杂量为0.5%的Zn/g-C_3N_4效果最好。同时探索了亚甲基蓝浓度、催化剂用量、反应温度等对复合催化剂光催化性能的影响。     

石墨相氮化碳的制备、功能化及应用

由于石墨相氮化碳(g-C_3N_4)优越的光电性能以及"无金属"的特性,吸引了化学、物理学、生物医学、材料学等各个领域对其的深入研究和探索,成为当前研究的热点之一.介绍了g-C_3N_4的基本性质和制备方法,探讨了g-C_3N_4的元素掺杂以及稀土元素的修饰,简述了g-C_3N_4在光催化降解领域和生物医学领域的应用.     

两步热聚合法制备多孔氮化碳及其吸附性能

以三聚氰胺和氯化锂为原料,通过两步热聚合法制备了多孔氮化碳。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等对所制备多孔氮化碳的性能进行了表征,通过氮吸附法对样品的比表面积及孔结构进行了测试分析。结果表明:所制备的多孔氮化碳为石墨相,其比表面积达到了86.7 m2/g,远高于简单热聚合法制备的块状石墨相氮化碳(g-C_3N_4)。对亚甲基蓝的吸附动力学研究表明,g-C_3N_4对水中亚甲基蓝的吸附满足准二级动力学模型,多孔g-C_3N_4的吸附速率和吸附量远高于块状g-C_3N_4。     

Mo掺杂C_3N_4的制备及其光降解罗丹明B性能研究

该文以三聚氰胺和乙酰丙酮钼(C10H14MoO6)为前驱体,通过简单的热缩聚法成功地制备出钼(Mo)掺杂石墨氮化碳(g-C_3N_4)催化剂(Mo/g-C_3N_4)。采用X-射线衍射光谱(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)等分析手段对催化剂的结构和光学特性进行表征,并通过可见光催化降解罗丹明B(RhB)实验来研究催化剂的光催化性能。研究结果表明,当Mo掺杂量为0.2%时,Mo/g-C_3N_4呈现出最佳的光催化降解效果,其降解速率为57.6%,是g-C_3N_4的2.5倍。Mo金属的掺杂扩大了g-C_3N_4可见光吸收范围,提高光生电子-空穴的分离效率,有利于光催化活性的提升。该研究对实际中工业有机污染物的治理提供一定的理论指导意义。     

高比表面积石墨相氮化碳的制备及其光催化应用研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)具有较好的物理化学稳定性、合适的能带结构和良好的可见光吸收性能,因而在光催化领域得到了广泛关注.作为异相催化剂,高比表面积可以提供较多的反应位点,增加反应物的接触,改善传质,从而促进催化性能的提升.本文综述了高比表面积g-C_3N_4的合成方法,介绍了两种增加g-C_3N_4比表面积的途径:(1)模板法制备多孔g-C_3N_4;(2)剥离法制备薄层g-C_3N_4纳米片.本文对高比面积g-C_3N_4的光催化应用也做了相应的介绍,并对g-C_3N_4的发展前景做了展望.     

MOF衍化TiO_2修饰石墨相氮化碳的光催化性能研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)材料是一种极具潜力的有机光催化材料,尤其是在可见光驱动的光催化分解水制氢方面的应用.然而,较差的光生载流子分离效率严重制约了其光催化活性.选择TiO_2作为修饰材料,在g-C_3N_4表面构建合理的异质结构可以有效解决该问题,但需要进行合理的设计.本文通过较为简单的工艺过程,以金属有机框架材料(MOFs)为牺牲模板,制备MOF衍化TiO_2修饰的g-C_3N_4复合光催化剂.制得的MOF衍化TiO_2的比表面积大,约为124.5 m2/g,并由锐钛矿相/金红石相两相混合组成,这会有效增加光催化剂的光生电子分离效率,并提供更多的催化反应活性位点.通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis、PL等表征手段,对材料的物相及相关的光谱学、电化学性质进行了详细的表征,并通过成分调控确定了优化工艺参数.通过相关表征结果可以看出,MOF衍化TiO_2修饰的g-C_3N_4复合光催化剂随着TiO_2的负载量提高而表现更好的载流子分离效率,但其可见光响应会随之降低.因此,存在一个最优的负载量可以均衡二者的影响,从而表现出最高的光催化活性.实验发现,TiO_2的质量分数为6%的光催化剂,其光催化制氢活性在可见光(l≥420 nm)驱动下体现了最高的制氢速率,达836μmol/(g·h).实验结果表明:由MOF衍化TiO_2与g-C_3N_4构建的异质结构可以有效地抑制光生载流子的复合,从而显著提高光催化分解水制氢的性能.     

C3N4/ZnO复合材料可见光下的甲醛光电气敏性能

以水热法合成的ZnO纳米棒花为载体,将C_3N_4定量负载在其表面,制备C_3N_4/ZnO复合材料.由于C_3N_4与ZnO的能级匹配,可有效促进其光生电荷的分离,降低光生电荷复合率,显著提高载流子浓度,使其光电流明显增加.C_3N_4与ZnO质量比为2%的样品(2%C_3N_4/ZnO)性能最佳,其光电流在370 nm处可达120μA,为纯ZnO的2.4倍.在室温可见光下,2%C_3N_4/ZnO样品对HCHO的光电气敏响应值可达122%,比纯ZnO高4倍左右.结果表明,适量C_3N_4的负载有效延长了光生电荷的寿命,使ZnO材料在可见光区对HCHO气体表现出高效的光电气敏性能.     

TNTAs／g-C3 N4的制备及光催化降解罗丹明B

采用水热法制备了二氧化钛纳米管(TNTAs),以尿素为前驱体采用煅烧法制备了g-C_3N_4,然后通过超声制备了TNTAs/g-C_3N_4复合物,并研究了复合物对罗丹明B(RhB)的光催化降解活性.结果表明:TNTAs与g-C_3N_4的复合,增强了对可见光的利用率,复合物中异质结的形成,有效抑制了催化剂中光生电子和空穴对的复合,TNTAs/g-C_3N_4复合物光催化降解RhB的性能得到了明显提高,其中TNTAs/g-C_3N_4-1∶2具有最高的光催化降解活性.     

海胆状Ag/g-C_3N_4/ZnO三元复合高效光催化材料的制备

通过简单的二步水热法制备了一种具有良好光催化特性的海胆状Ag/g-C_3N_4/ZnO三元复合光催化材料,通过SEM,TEM,XRD,XPS和UV-Vis DRS等表征方法对材料进行了表征。SEM和TEM结果表明,该材料是以螺旋杆状ZnO纳米棒自组装而成的海胆状ZnO为基体的三元复合物。XPS分析表明,在Ag,g-C_3N_4与ZnO之间形成了双异质结结构。UV-Vis DRS测试表明,所得复合材料与纯海胆状ZnO相比,其吸收带边发生了较大的红移,对可见光吸收增强。氙灯照射下光催化实验结果表明,该材料相较于纯海胆状ZnO,光催化性能显著提高,效率达到97%。最后探究了Ag/g-C_3N_4/ZnO特殊的形貌结构、纳米Ag的局域表面等离子共振效应(LSPR)及g-C_3N_4与ZnO异质结的形成等因素对光催化性能的影响。     

Au/g-C3N4复合微粒的制备及光催化还原对硝基苯酚

为了解决光生电子-空穴因分离难而对g-C_3N_4光催化活性造成影响的问题,采用原位法制备了Au/g-C_3N_4复合微粒,利用TEM,SEM,XRD,XPS和FTIR等测试方法对复合微粒的形貌、微观结构和组成进行表征,通过UV-vis DRS,PL和EIS等方法分析了复合微粒的光电性能,并以对硝基苯酚还原反应为模型,考察了Au/g-C_3N_4复合微粒的可见光催化性能。结果表明:g-C_3N_4为片层堆积结构的六方相晶体,片层间的纳米金为面心立方晶型;纳米金的引入显著提高了g-C_3N_4基体对可见光的吸收及其光生电子-空穴对的分离效率;当金含量为0.5%(质量分数)、氯金酸钠与柠檬酸钠物质的量比为1∶3时,光催化剂的活性最高。所制备的复合催化剂可见光响应性强,催化活性较纯g-C_3N_4明显提高,为合成g-C_3N_4基高效光催化剂提供了理论依据。     

非定向氧化锌纳米线阵列的场发射

使用热蒸发的方法在硅基底上制备了非定向氧化锌（ZnO）单晶纳米线阵列。经过热蒸发之后,在硅基底上形成一层均匀分布的 ZnO 点。在这些 ZnO 点上生长出非定向的 ZnO 纳米线阵列,其中的纳米线直径大约在 10 到 20nm 之间。考虑到实用,在制备样品的过程中硅基底的温度始终保持在 500℃ 以下。然后测量了这些非定向 ZnO 纳米线阵列的场发射特性。在 5.5V·μm^-1 场强下得到了 10μA·cm^-2 的场发射电流密度;同时使用透明阳极技术观察了其场发射中心的分布。     

Yb_2O_3/g-C_3N_4复合光催化剂的制备及光催化性能研究

为了验证可见光下Yb_2O_3/g-C_3N_4光催化剂分别降解水体中的苯酚和盐酸四环素(TTCH)的光催化效果.本研究采用热解和超声混合方法制备Yb_2O_3/g-C_3N_4光催化剂,并用多种仪器进行性能表征.Yb_2O_3/g-C_3N_4在可见光下对20 mg/L苯酚和TTCH的降解率分别为80.83%和85.01%;Yb_2O_3/g-C_3N_4复合光催化剂的光催化性能明显提高,其降解苯酚的速率是g-C_3N_4的3.80倍,降解TTCH的速率g-C_3N_4的6.57倍.结果表明,Yb_2O_3/g-C_3N_4具有更加高效的可见光响应能力,且具备更好的光催化性能.     

BiOBr/g-C_3N_4纳米薄片复合光催化剂的制备及性能

用化学剥离法处理石墨相氮化碳制得纳米薄片,在超声条件下与BiOBr复合制备得到BiOBr/g-C_3N_4(CNBi)复合光催化剂.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)等测试手段对该光催化剂进行了表征和分析;以甲基橙为模拟污染物,评价样品的可见光(λ420nm)催化性能.XRD和TEM结果显示,经浓硫酸处理后g-C_3N_4被剥离为纳米薄片,并且与BiOBr成功复合形成纳米异质结.UV-vis结果显示,CNBi样品的吸收边为425nm(禁带宽度约为2.93eV),介于BiOBr和g-C_3N_4纳米薄片之间.光催化试验结果表明,与单纯的BiOBr和g-C_3N_4纳米薄片相比,CNBi复合光催化剂具有更高的催化活性,BiOBr含量为30%的催化剂在2h内对甲基橙的降解效率接近100%.     

碳/氧化锌纳米线阵列/泡沫石墨烯电化学检测叶酸

通过化学气相沉积法制备三维(3D)泡沫石墨烯(GF),然后利用水热合成法在泡沫石墨烯表面生长氧化锌纳米线阵列(ZnO NWAs),再利用化学气相沉积法在其表面沉积碳(C),得到碳/氧化锌纳米线阵列/泡沫石墨烯(C/ZnO NWAs/GF)复合材料.用该复合材料做电极,采用电化学方法检测叶酸(FA).结果表明,三维泡沫石墨烯具有和模板泡沫镍一样的三维孔状结构,ZnO NWAs均匀且垂直地生长在泡沫石墨烯表面,碳沉积在ZnO NWAs表面.在线性范围为0~60 μmol·L-1内,C/ZnO NWAs/GF电极检测FA时,灵敏度为0.13 μA·μmol-1·L,且在尿酸(UA)干扰下检测 FA具有良好的选择性.C/ZnO NWAs/GF电极有良好的稳定性和重复性.     

Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化降解罗丹明B

为了使g-C_3N_4光生电子和空穴容易复合,改善可见光响应低等缺点,该实验中采用溶胶-凝胶法将g-C_3N_4和α-Fe_2O_3进行复合形成g-C_3N_4异质结光催化剂,再采用光沉积法将Ag沉积在α-Fe_2O_3/g-C_3N_4上,构建Z型机制Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4催化剂材料,改善光生电荷的分离和传输能力及可见光响应,进一步增强其光催化降解污染物活性.最后通过XRD、FT-IR、XPS、SEM、TEM、紫外-可见漫反射光谱表征光催化剂结构和性能,并以染料罗丹明B溶液模拟废水,研究催化剂的降解动力学特性,通过活性基团捕获实验探究光催化机制.实验结果表明:(1)α-Fe_2O_3和g-C_3N_4复合形成异质结,当α-Fe_2O_3负载量为3%时,α-Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化性能比纯的g-C_3N_4有了明显的提高,光催化性能降解罗丹明B达到79%.(2)Ag负载在α-Fe_2O_3/g-C_3N_4,当Ag的负载量为3%时,在可见光下3.5 h能够对罗丹明B达到95%以上的降解.(3)Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4增强的光催化剂性归因于α-Fe_2O_3和g-C_3N_4形成异质结以及Ag加入后形成Z型异质结结构.     

富碳类石墨相氮化碳的制备及光催化性能

丙三醇与三聚氰胺的混合物通过热聚合法制得富碳类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),着重研究丙三醇加入量对样品光催化性能的影响。采用X线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)分析样品的晶体结构、化学组成和形貌,紫外-可见分光光度计(UV-Vis)测定样品的光谱吸收性能,荧光光谱仪(PL)测试样品的荧光性能。结果表明:三聚氰胺缩聚形成g-C_3N_4,丙三醇碳化形成的无定形碳负载于g-C_3N_4表面。无定形碳的引入可以有效促进g-C_3N_4的可见光吸收,丙三醇的最佳加入量为0.2%(质量分数),此富碳g-C_3N_4样品可在200 min内降解90%的Rh B,是纯g-C_3N_4降解量的1.4倍。样品具有较好的稳定性,4次循环实验后依然保持92%以上的反应活性。