磁性CoFe2O4/g-C3N4复合纳米材料对环丙沙星的光催化降解研究

制备一种可回收的磁性复合纳米光催化材料CoFe₂O₄/g-C₃N₄, 并对其表面形貌、元素和化学组成、比表面积、官能团特征和晶体结构进行表征与分析。以环丙沙星(CIP)为代表性污染物, 在不同温度(300^oC, 400^oC和500^oC)和复合比例(CoFe₂O₄:g-C₃N₄ = 10%, 20%和40%, w/w)条件下, 考察磁性CoFe₂O₄/g-C₃N₄复合纳米材料的光催化降解能力。结果表明, 在优化的制备条件下, 投加0.9 g/L CoFe₂O₄/g-C₃N₄时, 对10 mg/L CIP (pH=6.6)的120分钟光降解率可以达到75.1% ± 0.1%。在外加磁场作用下, 该纳米材料可实现快速分离回收。经过5次循环回收利用后, 光催化能力仍能达到最初效率的 90%以上, 表现出较好的稳定性。荧光发射光谱图显示, CoFe₂O₄/g-C₃N₄复合纳米材料中的电子?空穴复合速率显著降低, 可以提高其对CIP的光催化效果。     

溶剂对溶剂热法可控合成CdS/g-C3N4复合材料的影响

采用不同溶剂，通过溶剂热法可控合成了系列CdS/g-C₃N₄复合光催化剂，并采用XRD和SEM对其结构、形貌进行了表征。结果发现，溶剂效应对CdS/g-C₃N₄复合材料中CdS的晶型和形貌以及g-C₃N₄都有较大影响，进而影响其光催化活性。在模拟太阳光下，CdS/g-C₃N₄复合材料比纯g-C₃N₄以及CdS具有更高的催化降解MB活性，且相同反应条件下，CdS/g-C₃N₄-DMF对MB的降解率最高，150分钟内达到90.2%。     

可见光活性Ag/g-C3N4复合光催化剂的光还原制备及其光催化性能研究

以硝酸银与三聚氰胺为原料，采用简单的热解和光还原法制备出纳米银负载的复合可见光催化剂Ag/g-C₃N₄，并通过XRD、TEM、EDX、FT-IR、UV-vis、PL、XPS对样品进行表征，结果表明在所制备的Ag/g-C₃N₄复合光催化剂中纳米Ag粒径为5~15 nm，在g-C₃N₄载体上均匀分散。对不同质量分数的Ag/g-C₃N₄复合光催化剂的光催化评价结果表明：当Ag/g-C₃N₄的质量分数为25%时，样品25-PACN有较强的光吸收以及较低的电子空穴复合率而表现出最高的光催化活性，对罗丹明B的降解率达75%；5次循环实验后，25-PACN的活性仍在60%左右，稳定性较好。     

ZnO/g-C3N4复合物制备及其光催化降解罗丹明B性能

以ZnO和C₃H₆N₆为原料,将两者按一定质量比混合得到前驱物,通过煅烧该前驱物可成功获得ZnO/g-C₃N₄复合物.采用XRD、SEM、UV-Vis和BET等方法对复合物的物相、形貌、组成、可见光吸收性能以及比表面积大小等进行表征.以罗丹明B (RhB)为目标污染物,在可见光激发下,探究了不同g-C₃N₄负载量的ZnO/g-C₃N₄复合物的光催化性能.结果表明,g-C₃N₄含量约为10%的复合物光催化降解RhB效果最好,30 min左右降解率接近100%,两种半导体复合能够实现光学性能上的优势互补.     

异质结g-C3N4/Co3O4复合材料的制备及其丙酮气敏特性研究

为了提升p型半导体金属氧化物Co₃O₄的气敏特性,采用两步法将金属有机骨架衍生的十二面体中空Co₃O₄颗粒与二维石墨相氮化碳(g-C₃N₄)复合制备异质结g-C₃N₄/Co₃O₄复合材料,用于丙酮气体的检测。通过探究该复合物材料的微观结构组成与气敏特性间的构效关系,揭示其气敏机制。结果表明,当g-C₃N₄负载量为0.04 g时获得的g-C₃N₄/Co₃O₄在操作温度为200℃时,对50 mg/L丙酮气体的响应值为140。该复合物对丙酮的检测限为0.7 mg/L,并表现出良好的稳定性和选择性。g-C₃N₄/Co₃O₄复合材料气敏性能的改善源于复合材料比表面...     

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（XRD）、氮气吸附-脱附BET法、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、紫外-可见漫反射（UV-vis DRS）和荧光光谱（PL）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复合光催化剂的光吸收带边扩展到465 nm,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。     

可见光催化降解水中邻苯二甲酸二丁酯

合成了复合材料g-C₃N₄/Bi₄O₅I₂,并进行了表征分析,以其为催化剂,研究了可见光照射下,水中邻苯二甲酸二丁酯(DBP)光催化降解的影响因素:催化剂投加量、溶液初始浓度、pH及水中常见阴离子Cl^-、NO^-₃和SO^2-₄等,并通过对降解产物的分析,提出了可能的降解机理. 结果表明:g-C₃N₄/Bi₄O₅I₂的最佳投加量为0.6 g/L;在研究范围内初始浓度越高,降解率越低;当溶液为中性时,对水中DBP的光催化降解效果最好;Cl^-、NO^-₃和SO^2-₄都对光催化降解产生了一定的抑制作用. 通过对反应后降解产物的分析,推测DBP是在活性物质的攻击下,侧链先发生断裂,再继续降解为小分子物质. 研究结果对水环境中邻苯二甲酸酯类的去除具有重要的实际意义和参考价值.     

类石墨相氮化碳的制备及可见光催化性质研究

利用两种廉价前驱体,通过热聚缩作用成功制备类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）,通过XRD,FT-IR测试验证了实验产物的物理化学性质。两种g-C₃N₄的光催化性能通过在可见光下降解Rh.B的性能进行评定。由尿素制备的g-C₃N₄在60min的光照条件下去除水中染料达到99%以上,而由硫脲制备的g-C₃N₄去除率不足50%。同时通过SEM、BET等测试对影响g-C₃N₄的光催化性能的因素进行对比讨论。尿素制备的g-C₃N₄呈现为纳米片层状,比表面积达到50m2/g,是硫脲制备的g-C₃N₄的2.78倍,由此可知,微观形貌以及比表面积是影响催化性能的重要因素。     

三维g-C3N4/NixP复合光催化剂的制备及其可见光下产氢性能的研究

以三聚氰胺和三聚氰酸为原料,以水为溶剂采用超分子自组装法制备三维互联框架形貌的3D g-C₃N₄（DCN）。以次磷酸钠和硫酸镍作为磷源和镍源,采用原位光沉积法在3D g-C₃N₄上沉积Ni_xP,制备了3D g-C₃N₄/Ni_xP复合光催化剂。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等手段对样品进行了表征,结果表明,3D g-C₃N₄/Ni_xP复合光催化剂上均匀负载着直径几十纳米的Ni_xP颗粒并且Ni_xP表现为无定形结构;与体相g-C₃N₄（BCN）和3D g-C₃N₄相比,复合光催化剂有着更好的可见光吸收能力。以三乙醇胺为牺牲剂,在波长λ≥420 nm的可见光下进行产氢试验,研究了3D g-C₃N₄/Ni_xP复合光催化剂的光催化性能。结果表明,光沉积20 min得到的3D g-C₃N₄/Ni_xP复合光催化剂的光催化产氢速率可达1 720 μmol/（g·h）,远远大于纯DCN（7 μmol/（g·h））和光沉积20 min得到的BCN/Ni_xP复合光催化剂（15 μmol/（g·h））,并且在经历5个光催化循环产氢测试后其循环性能没有明显降低。     

多孔化改性对g-C3N4/CdS复合光催化剂制备及光催化活性的影响

以三聚氰胺盐酸盐为前驱体, 用高温缩聚方法制备多孔化改性的类石墨相氮化碳（pg-C₃N₄）材料; 用水热法制备CdS纳米中空微球, 用沉积法将pg-C₃N₄与CdS有效复合, 制备pg-C₃N₄/CdS复合光催化剂; 用X射线衍射(XRD)、 透射电子显微镜(TEM)、 Fourier变换红外光谱(FTIR)、 紫外可见光谱(UV Vis)、 荧光光谱及电化学阻抗谱对样品进行表征; 用可见光催化降解染料罗丹明B（RhB）对其光催化活性进行评价, 并给出pg-C₃N₄/CdS光催化降解RhB的机理. 结果表明： 石墨相氮化碳(g-C₃N₄)的多孔化改 性有利于其与CdS间形成紧密界面, 进而促进pg-C₃N₄/CdS光生电子 空穴的分离和传递, 有效提高了其光催化活性和稳定性.     

MX@CFO,C3N4@CFO和AC@CFO复合材料的构筑及光催化性能

用有机合成乙酰丙酮盐制备CoFe₂O₄纳米颗粒, 将CoFe₂O₄纳米颗粒分别与二维过渡金属碳氮化物(MXene)、 氮化碳（C₃N₄）和粉 末活性炭（AC）复合, 构筑具有磁性功能的复合材料, 用紫外-可见分光光度计分别测量紫外光和可见光照射下4种复合材料罗丹明(RhB)在其吸收峰值处(λ=555 nm)的降解率. 实验结果表明: 获得了基体/负载复合材料, 在强磁作用下可实现光催化剂与液体环境分离; 在紫外光下, 4个样品光催化活性的高低顺序为AC@CFO>MX@CFO>CFO>C₃N₄@CFO; 在400~780 nm可见光下, 4个样品光催化活性的高低顺序为AC@CFO>C₃N₄@CFO>CFO>MX@CFO.     

g-C3N4@Ag的光催化性能及原位热动力学研究

采用硼氢化钠作还原剂将吸附于石墨相氮化碳(g-C₃N₄)表面的硝酸银还原成纳米银(Ag)颗粒,通过调控在氮化碳上原位沉积时硝酸银的用量,制备了不同Ag负载量的g-C₃N₄@Ag复合催化剂.使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察、X射线粉末衍射(XRD)分析、N₂吸附-脱附等温曲线(BET)分析、X射线光电子能谱(XPS)分析等方法对制备的材料进行了表征.由紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析和光微量热-荧光光谱联用分析研究了复合催化剂对罗丹明B降解的原位热动力学性质.结果表明:当Ag纳米颗粒的质量分数为4%时其降解罗丹明B的反应速率常数为1.55×10-2 min-1,其催化性能是未修饰g-C₃N₄的1.9倍;在光密度为10、20、32 W/m2条件下,反应均在120 s左右达到表观吸热最大值,随后放热,最终恒定放热速率依次为7.293×10-8、1.316×10-7和1.162×10-7 mJ/s.文中的研究结果对研究光催化原位过程的热力学、动力学及光谱性质具有重要意义和潜在应用价值.     

纳米Fe_2O_3光催化降解邻苯二甲酸二正辛酯的研究

采用水热合成法,制备了具有中空状的氧化铁(Fe2O3)粒子,然后以卤素灯为光源,以邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)水溶液为研究对象,详细探讨了Fe2O3的浓度、DOP的初始浓度、p H值及H2O2浓度等因素对DOP光催化降解效率的影响,并采用GC-MS联用技术对DOP的光催化降解机理进行了研究.结果表明,在不需添加H2O2时,当Fe2O3粒子添加量为100 mg/L、DOP初始质量浓度为20 mg/L及p H值为7时,DOP光催化降解速率最大;降解过程中首先从苯环支链开始降解,之后发生苯环开环,最终矿化为CO2和H2O.     

复合催化剂SO42--H3PW12O40/TiO2(P123)的制备及其光催化降解二硝基甲苯

 采用溶胶-凝胶与溶剂热相结合的方法制备了系列介孔复合光催化剂SO₄^2--H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂ （P123）,并对其进行了表征和分析。N₂吸附表面分析及扫描电镜（SEM）图片显示,复合催化剂的粒径明显减小,比表面积高达211m²/g,是TiO₂的5 倍。紫外漫反射吸收光谱（UV-Vis）显示,与TiO₂相比,复合催化剂的吸收光谱发生了明显的红移,且吸收强度明显增强。运用L₁₆（4⁵）的正交实验设计探讨了H₃PW₁₂O₄₀负载量、模板剂P123 的添加量、溶液初始pH 值、催化剂加入量以及H₂SO₄浓度5 个因素对二硝基甲苯（DNT）降解性能的影响,并对正交实验结果进行了直观分析和方差分析。结果表明,该降解过程符合L-H 表观一级反应动力学,在催化剂用量为1.2g/L、H₃PW₁₂O₄₀负载量为20%、模板剂P123 的加入量为2g、溶液初始pH 为2、H₂SO₄的浓度为1mol/L 条件下,经氙灯光源辐照4h 后,DNT 的降解率达到98.7%,DNT 降解的半衰期为0.7162h,取得了良好的光催化效果。     

纳米片层结构石墨相氮化碳的光催化活性及循环利用

以尿素为初始原料,用高温热解方法制备纳米片层结构的石墨相氮化碳(g-C_3N_4),并通过X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及Fourier变换红外光谱(FTIR)对样品的结构和形貌进行表征,用罗丹明对样品的光催化性能与循环催化性能进行测试.结果表明,g-C_3N_4纳米片具有较高的光催化活性及循环催化性能.     

钛掺杂BiFeO3光催化剂的制备及其催化性能

用溶胶-凝胶法制备钛(Ti)掺杂BiFeO₃纳米颗粒(Ti-BiFeO₃), 研究不同煅烧温度对Ti掺杂BiFeO₃结构调控及光催化性能的影响, 用X射线衍射（XRD）、 扫描电子显微镜（SEM）、 能谱分析（EDS）、 紫外-可见（UV-Vis)光谱技术对颗粒的相结构、 形貌、 原子比例、 光催化性能等进行测试及分析, 并以罗丹明-B为目标降解物, 对Ti掺杂BiFeO3光催化性能进行研究. 结果表明: Ti掺杂BiFeO₃样品在不同煅烧温度均出现Bi₂Fe₄O₉相; 煅烧温度可对Bi₂Fe₄O₉的含量进行调控, 在650 ℃煅烧样品中含有适量的Bi₂Fe₄O₉相, 能有效提高Ti掺杂BiFeO₃的光催化活性, 且具有较高的降解活性, 60 min内降解效率达85%.