Bi_2O_3/g-C_3N_4复合催化剂的制备及其性能研究

分别以硫脲、尿素、二氰二胺为前驱体,采用热解法合成g-C3N4,再将其与Bi2O3以不同质量比复合煅烧制备Bi2O3/g-C3N4光催化剂,并用XRD、紫外-可见光谱、光致发光光谱等对其进行了表征。以甲基橙为光催化反应的模型化合物,评价了Bi2O3/g-C3N4光催化剂的紫外光催化活性。探索添加不同清除剂(异丙醇、草酸铵、对苯醌、H2O2酶)后对紫外光催化活性的影响;以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术研究了Bi2O3/g-C3N4光催化剂表面羟基自由基的生成。实验结果表明:(1)在450℃下煅烧硫脲制备的g-C3N4具有较高的光催化活性;(2)当g-C3N4在Bi2O3/g-C3N4复合光催化剂中质量百分率为80%时,Bi2O3/g-C3N4的光催化活性最高,甲基橙的光催化降解率达到59.1%。     

g-C3N4–P25有机-无机复合物制备及可见光诱导光催化转化CO2性能研究

通过简单混合和热处理方法合成了不同g-C3N4含量的g-C3N4–P25有机—无机复合物。通过XRD、HRTEM、紫外-可见漫反射光谱、红外光谱、XPS光谱和比表面测试对复合光催化剂进行表征。测试结果表明在可见光照射下,含60%或80% g-C3N4的g-C3N4–P25复合光催化剂的光催化还原CO2的活性高于单相的g-C3N4或P25。合成的有机—无机复合物具有高的光催化活性是由于提高了半导体界面和内部电子–空穴对的分离。     

溶剂热法制备TiO2/g-C3N4及其光催化性能

采用溶剂热法合成了可见光响应的TiO2/g-C3N4复合光催化剂,并对TiO2/g-C3N4进行质子化处理。通过X射线衍射、氮气吸附-脱附BET法、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、紫外-可见漫反射和荧光光谱等方法对样品进行了表征,并以甲基橙(MO)光催化降解为模型反应,考察了可见光下制备的样品的光催化性能。结果表明,多孔TiO2纳米晶与g-C3N4形成具有"芝麻饼"形貌的复合结构;TiO2/g-C3N4复合光催化剂的吸收带边扩展到465nm,较TiO2出现明显红移;TiO2与g-C3N4能带匹配耦合,有效地抑制了电子与空穴的复合;质子化处理过程能够提高可见光区吸收强度和电子的传导能力,增强了TiO2的光催化活性。     

g-C_3N_4纳米棒/TiO_2/Ni/CNTs复合物的制备及其光催化性能

通过简单的快速加热回流本体氮化碳制备了缺陷较少的g-C3N4纳米棒;然后采用缓慢水解法在g-C3N4纳米棒表面负载掺杂镍的TiO2前驱体,经热处理制得g-C3N4纳米棒/TiO2/NiO纳米复合光催化剂;最后以TiO2中的Ni为催化剂,采用化学气相沉积法原位生长CNTs,制备g-C3N4纳米棒/TiO2/Ni/CNTs纳米复合光催化剂。通过XRD、TG、TEM、FT-IR、UV-Vis等测试方法对催化剂进行表征,考察了样品在紫外光和可见光下对亚甲基蓝(MB)的光催化降解活性。结果表明:g-C3N4纳米棒/TiO2/Ni/CNT纳米复合物在紫外和可见光下对亚甲基蓝的降解率分别为87%和68%,光催化活性较g-C3N4/TiO2/NiO有明显提高。     

高比表面积石墨相氮化碳的制备及其光催化应用研究进展

石墨相氮化碳（g-C3N4）具有较好的物理化学稳定性,合适的能带结构,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-C3N4的合成方法,介绍了两种增加g-C3N4比表面积的途径：（1）模板法制备多孔g-C3N4;（2）剥离法制备薄层g-C3N4纳米片。本文对高比面积g-C3N4的光催化应用也做了相应的介绍,并对g-C3N4的发展前景做了展望。     

磷化镍助催化剂修饰石墨相氮化碳促进光催化重整杨树叶制氢性能

以双氰胺(C2H4N4)为原料,采用直接热聚合法制备石墨相氮化碳(g-C3N4);以六水合氯化镍(NiCl2·6H2O)和赤磷(P4)为原料,采用简易的水热法将磷化镍(Ni2P)助催化剂负载到二维g-C3N4表面.通过X-射线衍射(XRD)、红外(IR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、N2吸/脱附、固体紫外漫反射(UV-Vis DRS)、荧光(PL)等,表征所合成催化剂的化学结构、微观形貌及光电性质;以原生生物质杨树叶为牺牲剂,在碱性条件下(3 M NaOH)研究催化剂的光催化重整制氢性能.结果表明:单一的g-C3 N4材料无法实现光催化重整制氢,而少量的Ni2 P助催化剂负载后可以实现光催化重整制氢;当Ni2 P助催化剂负载量为4％(质量分数),杨树叶质量浓度为0.2 g/L时,催化剂展现出最佳的光催化重整制氢活性,平均产氢速率可达3.38μmol/(g·h).     

氮掺杂碳点/富氮类石墨型氮化碳复合光催化剂的制备及产氢性能研究

通过自下而上的方法,以g-C_3N_5为基质、柠檬酸为前驱体,制备了氮掺杂碳点(N-CDs)掺杂g-C_3N_5复合光催化剂.通过X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、N_2吸附-脱附等温线、紫外-可见光漫反射光谱及荧光光谱等对材料的组成、表面形貌和化学性能进行表征,以光分解水产氢实验研究了材料的光催化产氢性能.研究结果表明:0.125%N-CDs/g-C_3N_5复合光催化剂具有较多的活性位点,促进了光催化反应的电子传递过程,从而提高了材料的光催化产氢性能;N-CDs的掺杂提高了太阳光利用效率的同时进一步将电子-空穴对的高复合率降低,从而使光催化活性提高;在模拟可见光的光照射下,0.125%N-CDs/g-C_3N_5复合光催化剂的产氢量是g-C_3N_5的3.5倍.     

g-C3N4/TiO2复合光催化剂制备及其第一性原理计算

为了提高二氧化钛（TiO2）在可见光范围下的光催化活性,采用三聚氰胺与商用TiO2高温复合制备出高效的g-C3N4/TiO2复合型光催化剂。通过单因素实验研究三聚氰胺与TiO2的质量配比、煅烧温度和煅烧时间对g-C3N4/TiO2光催化活性的影响。在单因素控制变量法下设计正交实验确定其最佳制备工艺为：三聚氰胺和纳米TiO2 的质量配合比为3.5:1,煅烧温度为580 ℃,煅烧时间为3.5 h,在该工艺条件下得到的g-C3N4/TiO2复合光催化剂对一氧化氮（NO）的降解效率高达74.77%。然后基于第一性原理从原子尺度出发计算复合体系的能带结构和差分电荷密度,分析其光催化活性增强机理。计算结果发现两个表面之间会形成一个内极电场,延长了光生电子和空穴的寿命,导致光催化活性增强。     

β-Fe_2O_3基可见光催化材料的制备及其降解四环素研究

Fe_2O_3作为一种光催化材料,在光催化降解抗生素类污染物方面有着广泛的应用.为了进一步提高β-Fe_2O_3在可见光下降解水中抗生素的催化效率,通过水热法和浸渍法合成了β-Fe_2O_3、g-C3N4/β-Fe_2O_3和Ag/β-Fe_2O_3材料,并通过XRD、SEM、DRS、FTIR、XPS等现代表征技术手段对制备出的光催化剂进行了结构及光催化性能分析.并比较了可见光下β-Fe_2O_3、g-C3N4/β-Fe_2O_3和Ag/β-Fe_2O_3材料光催化降解效果.结果表明:在pH为10时制备的负载1.5 wt%Ag的Ag/β-Fe_2O_3催化材料在可见光下降解四环素的效率最高,降解率达到了95%(120min),表现出很好的催化活性,为利用光催化法处理抗生素废水提供了一种新型的可见光催化材料.     

乙醇辅助制备碳掺杂g-C3N4及增强可见光催化去除NO性能研究

【目的】以无水乙醇和尿素为原料,通过一步热聚合法制备得具有特殊物化性能的碳掺杂g-C3N4光催化剂。【方法】通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS )、荧光光谱(PL)、N2吸附等手段对样品进行了表征分析。【结果】碳掺杂g-C3N4 样品的可见光催化活性明显高于未改进g-C3N4 ,也高于用去离子水辅助改进的g-C3N4 样品。【结论】可见光催化活性增强的原因可以归因于光吸收能力增强、比表面积和孔容增大和光生载流子复合率减小等因素的协同作用。提供了一种简易和环境友好的方法制备高活性有机光催化剂的新思路,为环境污染净化提供了一种高效降解的新材料。
     

WO3/g-C3N4复合催化剂的制备及其可见光 光催化性能分析

在盐酸质子化条件下,采用超声微波协助法成功制备了可见光型复合催化剂WO3／g-C3 N4。利用X射线多晶粉末衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、紫外可见漫反射（UV-Vis）和BET比表面测试仪对样品进行了表征,并以罗丹明B（RhB）为目标降解物对其光催化性能进行研究。结果表明：复合催化剂样品是由片状的 WO3纳米片负载在g-C3 N4表面组成的。当 WO3负载的质量分数为40％时,前驱物在500℃条件下煅烧2 h后所得样品的光催化性能明显好于同条件下制得的单一相 WO3和g-C3 N4,在可见光（波长大于420 nm）照射下,5 h 内对100 mL浓度为10－5 mol／L罗丹明B橙溶液的降解高达98％。     

C/N自掺杂提高g-C3N4光响应的理论研究

依托半导体的光催化性能对环境中的污染物进行降解是解决环境污染的一种有效途径.类石墨烯相C_3N_4(g-C_3N_4)具有稳定的化学性能和独特的电子结构,在光催化领域展现出巨大的应用潜力.采用第一性原理,本文对不同比例的C/N自掺杂g-C_3N_4的晶体结构和电子结构进行了探究.通过不同掺杂位形成能的比较,探究了单原子替位掺杂和多原子表面转移掺杂的最优化结构.通过电子结构的比较发现:C原子自掺杂较N原子自掺杂形成能更低,易于在实验中实现;随N掺杂比例的增加, g-C_3N_4的吸收光谱向红外移动; C掺杂比例为1/12时对可见光的响应最强.该理论结果除获得掺杂的微观机理解释,亦利于对后续实验的合成提供理论依据和指导.     

超薄g-C3N4吸附性能的研究

吸附法具有操作简便、高效、吸附剂可再生等优点，被普遍认为是去除工业染料的最有效方法之一.以三聚氰胺为前驱体，采用热聚合法，制备了块体g-C3N4，并使用热剥离法对其进行剥离，得到一次剥离g-C3N4和二次剥离g-C3N4产物.通过TEM、AFM、XRD、DRS、BET对其形貌、组成和结构进行了表征，同时探索了温度、pH、起始浓度、吸附时间对超薄g-C3N4的吸附性能的影响.结果表明：50 mg块体g-C3N4、一次剥离g-C3N4、二次剥离g-C3N4在1 h内对90 mg·L－1有机染料罗丹明B (RhB)和100 mg·L－1刚果红 (CR)的最大吸附量分别为：7.270 mg·g－1、5.207 mg·g－1；20.463 mg·g－1，20.909 mg·g－1；36.094 mg·g－1,50.375 mg·g－1.特别是在一次剥离g-C3N4的吸附体系中，证实了RhB和CR的吸附Freundlich等温线方程分别为ln qe ＝－0.93＋0.87ln ce (R2＝0.90)、ln qe ＝－0.09＋0.73ln ce (R2＝0.97)；并且RhB的吸附为准一级动力学模型：ln (qe－qt) ＝ －0.04t＋3.3 (R2＝0.93)，而CR的吸附为为准二级动力学模型：t/qt＝0.07t＋0.14 (R2＝0.99).第一性原理计算表明，超薄g-C3N4对RhB和CR的吸附动力学模型不同，主要是由于RhB和CR的分子结构不同、前线轨道不同、表面静电势不同，使其在超薄g-C3N4的表面上的吸附位点和吸附能不同等微观差异所导致的.这将为二维材料吸附、检测、降解环境污染物提供新的视野.     

环境光催化剂改性及应用研究进展

碳酸氧铋和石墨型碳化氮(g-C_3N_4)作为近年报道的新型光催化材料受到研究者的广泛关注,介绍了碳酸氧铋和g-C_3N_4两种光催化剂的制备及改性方法;归纳了非金属元素掺杂碳酸氧铋、碳酸氧铋复合光催化剂、金属表面沉积碳酸氧铋材料的研究;总结了近年g-C_3N_4形貌调控,g-C_3N_4复合光催化剂,g-C_3N_4掺杂改性的研究;阐述了碳酸氧铋和g-C_3N_4光催化材料的发展趋势。     

可见光下氮化碳活化过硫酸钠降解罗丹明-B

本文以尿素为原材料，高温聚合法制备了石墨相氮化碳（g-C3N4）纳米片催化剂，采用X射线衍射（XRD）、紫外可见漫发射（DRS）等对g-C3N4进行表征，研究了可见光下g-C3N4活化过硫酸钠对罗丹明-B的效果，并对降解过程中的影响因素如g-C3N4的投入量、过硫酸钠的投入量进行了考察. 结果表明:g-C3N4在可见光下协同过硫酸钠降解罗丹明-B的效果最佳，反应30分钟后，降解率达到91.67%. 罗丹明-B的降解效率随着g-C3N4和过硫酸钠投加量的增加而提高. 对反应过程中过硫酸钠浓度的滴定结果表明:g-C3N4在可见光下对过硫酸钠有一定的活化效果. 经过四次循环降解实验，g-C3N4催化剂仍然具有较好的活性.     

C3N4的高压电学特性

利用在金刚石对顶砧(DAC)上的集成微电路技术, 高压原位测量类石墨相C₃N₄的电阻. 实验结果表明, 在293 K, 5 GPa和11 GPa的压力点, 电阻明显下降, 与理论计算的结构相变压力点一致; 在77 K, 5 GPa压力点的电阻基本不变; 11 GPa压力点的电阻变化更明显. 在21 GPa压力点附近, C₃N₄的电阻发生突变, 表明此时存在一个未知的相变.      

CsxWO3/g-C3N4 异质结复合材料电化学分析检测对硝基酚

利用g-C3N4与CsxWO3形成异质结作为电极修饰材料,构建了g-C3N4/ CsxWO3电化学传感器,用于对硝基酚的灵敏高效的快速检测.通过差分脉冲伏安法对该修饰电极检测对硝基酚进行电化学研究.研究结果表明,该电化学分析方法对检测对硝基酚表现出较高的灵敏度,在0.2～50 μmol·L－1的浓度范围内呈良好的线性关系,检测限约为0.067 μmol·L－1,具有较宽的线性范围和较低的检测限,良好的稳定性、重现性和抗干扰能力,可用于实际水样中对硝基酚的测定.     

Fe、Cr共掺杂TiO2纳米球增强光催化制氢

以钛酸四丁酯、硝酸铁、硝酸铬为原料,采用改进的溶胶凝胶法制备铁-铬共掺杂的二氧化钛纳米球。对该纳米球进行了结晶结构、形貌和光吸收性质方面的表征,测试了该纳米球在紫外可见光照射下光催化产氢活性。结果表明,在掺杂量不变的情况下,铁-铬共掺杂二氧化钛纳米球获得最好的光催化活性(133.6 μmol/g/h),并且具有优秀的光催化稳定性。     

电解海水阴极析氢非贵金属电催化剂研究进展

氢能具有高能量密度、绿色可持续的优点,是人类社会的理想能源。电解海水制氢是未来氢能产业的战略方向,其中阴极析氢催化剂的活性和稳定性对电解海水制氢的发展至关重要。贵金属铂虽具备优异的析氢催化性能,但价格昂贵、资源有限,限制了其大规模应用。因此,对非贵金属催化剂的研究备受关注。从析氢反应原理入手,介绍了过电位、塔菲尔斜率、法拉第效率、比活性和质量活性等评价催化性能的几个重要参数,综述分析了多种非贵金属催化剂作为电解海水制氢阴极催化剂的研究现状,指出了目前电解海水制氢面临的问题,认为未来非贵金属催化剂规模化电解海水阴极析氢研究应从以下几方面开展：1）设计高活性和稳定性的非贵金属催化剂;2）优化非贵金属催化剂的制备工艺;3）利用先进测试表征手段辅助构建反应模型;4）深化理论计算机理方面的研究。