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。     

木材表面g-C_3N_4的固定及其光降解性能表征

【目的】类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)固定于木材表面可减少木材表面有害化学涂饰材料的使用,并赋予木材表面光降解自清洁功能。【方法】通过X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外变换光谱分析(FT-IR)、元素分析、环境扫描电镜分析(SEM)对g-C_3N_4样品及固定效果进行表征。利用光化学反应仪以甲基橙(MO)为目标降解物经行光催化实验,并以紫外分光光度计对样品的光降解效率进行测量。【结果】所合成的含有氨基官能团微米级gC_3N_4固体具有较好的光催化性能;520℃条件下合成的g-C_3N_4具有最佳的光催化性能,复合后木材表面g-C_3N_4的光催化效率虽然低于游离的g-C_3N_4,但仍具有较高的效率。【结论】在实验条件下成功合成了具有较高光催化效率的微米级g-C_3N_4固体,并实现其在木材表面的固定,使木材初步具有了光降解自清洁功能。     

石墨相C_3N_4质子化改性及其光催化性能测试

通过对石墨相C_3N_4的质子化,研制了一种p-g-C_3N_4/Fe_3O_4顺磁性物质,该物质可有效地处理甲基红废水,并在外加磁场存在下简单回收重复使用,降低了废水处理成本.还通过化学方法,考察了p-g-C_3N_4/Fe_3O_4降解甲基红的机理.     

同步法制备WO_3/TiO_2复合体及光降解罗丹明B

以钛酸四丁酯为钛源,钨酸钠为钨源,无水乙醇为溶剂,乙酸作为抑制剂,采用同步法制备不同WO3掺杂量的TiO2粉体,即WO3/TiO2复合体.以罗丹明B水溶液作为目标降解物,考察了制备条件及降解条件对WO3/TiO2光催化性能的影响.结果表明,WO3/TiO2的最佳制备条件为:WO3掺杂量为5%(质量分数),焙烧温度500℃、焙烧时间2h.最佳光催化降解条件为:粉体投加量为7.5g/L,光照时间2.5h,初始溶液的pH=1.     

丁基罗丹明B选择性电极的制备及其性能研究

本文报道了丁基罗丹明Ｂ选择性电极的制备及其性能研究。该电极是在ＰＨ玻璃电极表面涂敷一层对丁基罗丹明Ｂ敏感的ＰＶＣ膜构成的，制作简单使用方便，可直接用于丁基罗丹明Ｂ的测定，尤其用于催化动力学分析，与催化光度法比较、操作简单、温度控制容易。     

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.     

石墨烯和C_3N_4光催化材料

正在国家自然科学基金委员会、武汉理工大学、江汉大学和长沙学院的共同支持下,首届石墨烯和C3N4光催化材料国际学术研讨会(International Workshop on Graphene and C3N4-based Photocatalysts,简称IWGCP)于2015年6月5~8日在武汉理工大学成功召开。这次会议由武汉理工大学、江汉大学和长沙学院联合主办,会议主席为武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室的余家国教授和美国肯特州立大学(Kent State University,USA)化学系的     

羧基富勒烯增强g-C3N4材料的制备及光降解罗丹明B的研究

富勒烯具有合适的能带间隙,能够实现快速的光诱导电荷分离和相对缓慢的电荷重组,被认为是一类增强半导体光催化活性的优良材料。本研究中通过Prato反应在富勒烯表面引入羧基制得衍生物C₆₀-(COOH),采用可见-近红外光谱、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和质谱对合成的产物进行表征,表明了合成的羧基富勒烯衍生物是1到4加成的羧基化衍生物。通过液相沉淀法制备C₆₀/g-C₃N₄和C₆₀-(COOH)/g-C₃N₄复合材料,采用X射线衍射、紫外-可见漫反射等分析手段表征复合材料的性质,并使用合成的复合材料在可见光下对罗丹明B进行光催化降解实验,实验表明C₆₀-(COOH)/g-C₃N₄复合材料具有最高的光催化活性,其光催化降解罗丹明的速率为C₆₀/g-C₃N₄复合材料的1.3倍,是g-C₃N₄复合材料的1.6倍。此外还对g-C₃N₄、C₆₀-(COOH)/g-C₃N₄、C₆₀/g-C₃N₄复合材料做了回收实验。实验结果表明C₆₀-(COOH)/g-C₃N₄复合材料仍可以降解49.4%的罗丹明B,是g-C₃N₄复合材料的1.2倍,是C₆₀/g-C₃N₄复合材料的1.7倍。上述实验结果表明,羧基化的富勒烯是比富勒烯更高效的增强光催化活性物质,由此制备的半导体复合材料是一种有应用前途和非常有效的光催化剂,能够有效地降解有机污染物。     

Mo掺杂VO_2薄膜的制备及其相变性能

以蓝宝石片(Al2O3)为基底,使用溅射氧化耦合法,通过氧化V/Mo/V结构的金属薄膜夹层制备了不同Mo掺杂量的VO_2薄膜,使用原子力电子显微镜、光电子能谱和四探针测试仪对薄膜的形貌、成分和相变特性进行了分析.结果表明:Mo元素成功掺杂进入VO_2的晶格,且VO_2薄膜相变温度从65.03℃降低至51.36℃,同时伴随着回滞宽度和相变数量级一定程度的减少.此试验成功改变了VO_2薄膜的相变温度,对于智能窗等方向的应用具有重要意义.     

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%。     

C_3N_4基本性质的第一性原理研究

通过第一性原理方法计算得到α-C3N4、β-C3N4、Cubic-C3N4、Pseudocubic-C3N4、Graphitic-C3N4的光学及电学性质.结果表明,α-C3N4、β-C3N4、Cubic-C3N4为间接带隙半导体,Pseudocubic-C3N4与Graphitic-C3N4为直接带隙半导体,它们的带隙依次减小,分别为3.886、3.273、3.023、2.592、1.260 eV.光学性质显示,C3N4的光吸收有2个吸收峰,而且都在紫外光区,α-C3N4、β-C3N4、Cubic-C3N4、Pseudocubic-C3N4对应的是σ的跃迁,Graphitic-C3N4对应的是σ跃迁和π跃迁.C3N4的光导率谱显示,C3N4具有较宽的光导率响应区间,且有较大的峰值,其中Pseudocubic-C3N4的峰值最大,说明它的光导性能最强.     

Ag_3PO_4/ZnO复合光催化剂的制备及其降解罗丹明B的研究

采用直接沉淀法制备出Ag_3PO_4/ZnO复合光催化剂。通过过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、选区电子衍射和能量色散谱对Ag_3PO_4/ZnO复合光催化剂的晶相结构、形貌、元素组成进行了表征。研究了不同质量比的Ag_3PO_4/ZnO复合材料对光催化降解罗丹明B溶液光催化性能的影响。结果表明:当Ag_3PO_4的质量分数为60%时,对罗丹明B染料的光降解能力最佳,降解率达到99%。     

乙醇辅助制备碳掺杂g-C_3N_4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-C_3N_4光催化剂。【方法】通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、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-C_3N_4样品的可见光催化活性明显高于未改进g-C_3N_4,也高于用去离子水辅助改进的g-C_3N_4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。     

BiOCl光催化剂的制备及其光降解性能研究

以L-Lysine为模板剂,用沉淀法制备了BiOCl催化剂,并进行了X-射线衍射(XRD)、N2气吸附-脱附、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)、热重分析(TGA)和扫描电镜分析(SEM)等表征.将该催化剂用于光催化降解内蒙古某羊绒制品有限公司排放的染色废水(包含弱酸艳红B和洒脱黄4GN),结果表明,BiOCl催化剂为花瓣形,对染色废水紫外光降解有很好的催化作用,室温光照180min时降解率达96%.     

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.     

Ni/Fe-C_3N_4/Ag复合材料的制备及其光催化性能研究

以三聚氰胺、硝酸铁和硝酸镍为原料,一锅法制备了较高比表面积Ni/Fe-C_3N_4,用光照还原法在其表面原位沉积Ag,制得Ni/Fe-C_3N_4/Ag复合材料,并以甲基橙溶液作为目标污染物进行光催化实验.实验发现,与单一的g-C_3N_4相比,在掺杂Ni/Fe及原位负载银后,光催化性能明显提高,且Ni/Fe-C_3N_4/Ag的光催化效果最优.结果表明,Ni/Fe掺杂和纳米Ag沉积的协同作用,增强了Ni/Fe-C_3N_4/Ag的光吸收能力,促进了光生电子和空穴的有效分离,有效提高了复合材料的光催化性能.     

g-C_3N_4/C-DOTs复合物材料的制备及其超电容性能研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)是一种类石墨烯状二维半导体材料,具有独特的电子结构、比表面积大、廉价易得、化学稳定性和热稳定性良好等特点,在超级电容器领域有着巨大的应用前景.本文以尿素和碳点(C-DOTs)的乙醇溶液为原料,采用一步烧结法制得二维层状g-C_3N_4/C-DOTs复合材料,对其进行透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)分析,发现复合材料具有类石墨烯的片层状褶皱结构,片层表面均匀分布粒径为6 nm的碳点,具有较大的比表面积.将材料用作扣式超级电容器电极材料进行电化学测试,在不同扫速下其CV曲线均呈现出理想的电容矩形特征,且当扫速增大到400 m V/s时,曲线仍没有偏离矩形,说明材料内阻小,倍率性能优异.当电流密度为2 A/g时,比容量可达到216.4 F/g,充放电效率为94.5%.与单纯氮化碳材料相比,g-C_3N_4/C-DOTs复合材料具有更大的比容量性能和更高的充放电效率,是一种理想的超级电容器电极材料.     

罗丹明B掺杂ZnQ2的电致发光器件及其性能研究

将8-羟基喹啉锌(ZnQ₂)和8-羟基喹啉铝(AlQ₃)的发光性能进行比较,筛选出ZnQ₂作为掺杂发光层主体材料,与荧光染料罗丹明B(RhB)共掺杂,采用真空热蒸镀法制备有机电致发光器件(OLEDs).掺杂不同浓度RhB可以获得不同波长的光发射,得到不同的发光色调.通过对溶液态荧光光谱和器件发光光谱等特性的测量与分析,探讨了器件的能量转移及发光机理.     

C_3N_4/ZnO/Fe_2O_3复合光催化剂的制备及性能（英文）

以二氰二胺、巴比妥酸、Fe(NO3)3·9H2O和Zn(NO3)2·6H2O为原料,用水作溶剂,采用焙烧的方法合成了C3N4/Zn O/Fe2O3复合光催化剂;通过光致发光光谱对其进行了表征。用对苯二甲酸作为探针分子,结合荧光技术研究了C3N4/Zn O/Fe2O3复合光催化剂表面的羟基自由基形成。以甲基橙为光催化反应的模型化合物,评价了C3N4/Zn O/Fe2O3复合光催化剂的紫外光催化活性。结果表明:C3N4与Zn O/Fe2O3质量比率对C3N4/Zn O/Fe2O3复合光催化剂的光催化活性有重要的影响;当C3N4,Zn O和Fe2O3质量比率为10∶1.2∶12.9时所制得的C3N4/Zn O/Fe2O3复合催化剂的紫外光催化活性最好。羟基自由基生成速率的变化趋势与C3N4/Zn O/Fe2O3复合催化剂的光催化活性的变化趋势相吻合。C3N4/Zn O/Fe2O3复合光催化剂的光致发光光谱强度与它的光催化活性之间也有良好的对应关系。     

三维石墨烯的制备及其对罗丹明B的吸附性能

提高材料的吸附及循环性能,是污染物治理的课题之一。以氧化石墨烯为前驱体,采用溶剂热还原自组装技术,成功制备了三维石墨烯块材。研究三维石墨烯对罗丹明B溶液的吸附效果和循环使用性能。以活性炭作为参比,探讨了三维石墨烯的吸附机理。结果表明:三维石墨烯对染料的吸附率与活性炭粉吸附率相当,经五次循环后,三维石墨烯的吸附率基本不变,其循环吸附利用率是活性炭的五倍。三维石墨烯对罗丹明B溶液具有良好的吸附性能和循环使用性能。