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.     

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.     

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.     

g-C_3N_4/TiO_2@Ag复合材料的制备及可见光催化性能研究

以g-C_3N_4和表面沉积Ag的TiO_2微球为原料,超声混合制备了g-C_3N_4/TiO_2@Ag复合材料.采用FT-IR,XRD,XPS,SEM,DRS,UV-Vis和PL等表征手段对材料的结构、形貌及光学性能进行了表征,在可见光照射下测试了其对亚甲基蓝溶液(MB)的光催化活性.结果表明,该复合材料分离光生电子与空穴效率高,对MB的光降解率为97.4%,高于TiO_2@Ag(65.5%)和g-C_3N_4/TiO_2(89.7%)的降解率.     

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.     

表面负载型g-C_3N_4/TiO_2复合催化剂的制备及可见光催化还原Cr(Ⅵ)的性能研究

采用热聚合-溶剂热法得到表面负载型g-C_3N_4/TiO_2复合材料,其结构组成、形貌和光电性质通过XRD、TEM、HRTEM、FT-IR、BET和UV-vis测试分析.结果表明TiO_2纳米小颗粒负载于微米级片状g-C_3N_4表面,形成稳定的g-C_3N_4/TiO_2固-固异质结构,扩大了光响应范围、显著提高光生载流子的分离效率.在可见光催化还原水中Cr(Ⅵ)的过程中,g-C_3N_4的质量百分含量是影响光催化活性的重要因素,g-C_3N_4/TiO_2-C具有最高的光催化活性和良好的稳定性.依据实验结果和光电流响应实验给出光催化反应机理.     

Fe2O3/g-C3N4光催化降解罗丹明B性能研究

为了改善g-C_3N_4比表面积低等缺点,通过高温热聚合法制备了三维(3D)多孔g-C_3N_4,并通过与Fe_2O_3复合得到Fe_2O_3/g-C_3N_4催化剂,提高其可见光响应.Fe_2O_3/g-C_3N_4在g-C_3N_4含量为900 mg、罗丹明B(Rhodamine B,RhB)浓度为20 mg·L~(–1)、H_2O_2为15 mmol时脱色速率最快,30 min可达到100%.同时Fe_2O_3/g-C_3N_4对其他有机物也表现出较好的降解性能,在30 min内对甲基橙(Methyl orange,MO)、四环素(Tetracycline,TC)的降解率分别达到80%和90%.通过活性基团捕获实验探究Fe_2O_3/g-C_3N_4的光催化降解机制,实验结果表明h+和·OH在Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化降解有机物过程中起到主要作用.     

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。     

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。     

ZnIn2S4/g-C3N4异质结光催化剂的制备及可见光降解甲硝唑的研究

本研究以甲硝唑为污染底物,分析ZnIn_2S_4/g-C_3N_4光催化剂的光催化降解性能、降解动力学和反应催化机理.采用水热和超声相结合的方法将ZnIn_2S_4负载到g-C_3N_4上,通过改变ZnIn_2S_4负载量得到不同ZnIn_2S_4含量的ZnIn_2S_4/g-C_3N_4异质结光催化剂.利用多种表征手段分析样品的结构、组成、形貌和光吸收等.实验结果表明ZnIn_2S_4/g-C_3N_4的结构是分层异质结构,当ZnIn_2S_4负载量为30%时,ZnIn_2S_4/g-C_3N_4催化剂的催化活性最佳,氙灯下2 h对甲硝唑的光催化降解率达到了90%.