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。     

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.     

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.     

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.     

g-C_3N_4-ZnO复合物的简易制备及其紫外光催化活性

通过简易的高温煅烧法制备出g-C_3N_4-ZnO复合物。通过HRTEM,FESEM等技术对复合物的形貌结构进行表征;通过XRD,FTIR,XPS等手段对复合物的化学价态、组分以及相互关系进行分析。催化实验表明,gC_3N_4-ZnO复合物在紫外光照射下,对罗丹明B(RhB)具有很强的催化活性。经过与g-C_3N_4复合,ZnO的光催化活性提高了2.73倍。而且,g-C_3N_4-ZnO复合物的光催化活性还具有良好的稳定性。实验证明,经过5次循环使用,g-C_3N_4-ZnO复合物的催化活性没有明显降低。     

Bi_2MoO_6/g-C_3N_4Z型异质结的合成及其光催化性能的研究

本研究制备了Bi_2MoO_6/g-C_3N_4 Z型异质结光催化剂。通过XRD和紫外-可见漫反射光谱表征来测试样品的晶体结构和光吸收性能等性质。结果表明:掺杂Bi_2MoO_6形成异质结后,g-C_3N_4的禁带宽度变窄,增强了光催化活性。以罗丹明B为目标污染物,在可见光下研究了pH对Bi_2MoO_6/g-C_3N_4的光催化降解性能的影响,研究显示Bi_2MoO_6/g-C_3N_4光催化性能优于g-C_3N_4,在光照1 h内基本可将污染物100%完全降解。最后通过捕获实验验证在光催化过程中起主要作用的是O~-_2·自由基,并推测出可能的光催化机理。     

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。     

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。     

AuPd/g-C_3N_4复合光催化剂可控制备及其光催化分解水产氢性能研究

采用两种不同的制备方法合成了AuPd/g-C_3N_4复合光催化剂,并采用透射电子显微镜、X射线光电子能谱、表面光电压谱等研究了材料组成成分及光生电荷的分离效率.研究结果表明,采用光还原原位制备的AuPd二元合金负载的光催化剂具有最优的光催化活性.当负载量为1.0wt%时,AuPd/g-C_3N_4(光)产氢速率是通过化学还原制备的7.4倍,达到了2 140μmol·g~(-1)·h~(-1).研究结果表明,AuPd纳米粒子有利于g-C_3N_4光催化剂产氢活性位点上光生电荷的有效分离.     

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。     

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.     

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.     

TiO_2/g-C_3N_4复合物的光催化性能测试及机理研究

利用超声剥离法将块体g-C_3N_4剥离成少层g-C_3N_4,之后与TiO_2进行复合并将所得产物进行二次高温煅烧,得到一种界面间距更小,光生电子传递速率高,光催化性能强的TiO_2/g-C_3N_4的光催化剂。通过XRD,SEM,TEM和FT-IR对其结构进行表征,发现TiO_2是以化学键的形式均匀地附着在少层g-C_3N_4表面;UV-vis和PL分析表明,该催化剂实现了紫外区到可见区的全覆盖吸收,并能有效地抑制光生电子和空穴的复合;降解实验和分解水制氢实验表明TiO_2的负载量为3%时其光催化性能最好,100 min时对罗丹明B的降解率达到87.7%,光催化分解水制氢速率高达68.62μmol h~(-1)。探讨总结了该复合物的光催化机理。     

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%.     

Ag纳米晶对La2O3/g-C3N4催化剂光催化性能影响

使用简单光还原方法将Ag纳米晶与La_2O_3/g-C_3N_4光催化剂复合.使用XRD、FESEM、TEM、FTIR、XPS、PL和DRS等技术表征光催化剂的表面特性和光电化学性质.通过Ag-La_2O_3/g-C_3N_4在氙灯照射下降解盐酸四环素的实验,考察了Ag纳米晶的引入对催化剂光催化性能的影响.研究表明,Ag-La_2O_3/g-C_3N_4复合光催化剂对盐酸四环素的光催化降解率达到92.32%.这一反应过程可分为高浓度和低浓度阶段,分别遵循零级和一级动力学模型.通过进一步推测,指出空穴、电子衍生的超氧自由基和羟基自由基是降解盐酸四环素的重要活性物质.Ag纳米晶的表面等离子共振(SPR)效应和电子聚集能力促进活性物质生成.     

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。     

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。     

木质素基石墨烯量子点的制备及其复合光催化剂的降解性能

以木质素为原料,采用磷酸辅助的一步水热法制备了木质素基石墨烯量子点(lignin-based graphene quantum dots,LGQDs),对其进行分析与表征,研究磷酸掺杂量对LGQDs性能的影响。将LGQDs与g-C_3N_4进行复合,构建了g-C_3N_4/LGQDs复合光催化剂,进一步评价了该复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能。研究结果表明:LGQDs具有明亮的蓝色荧光和良好的水溶性,这主要与表面丰富的官能团和磷元素的掺杂有关;在不同的p H环境下,LGQDs具有不同的荧光强度,且不同磷酸掺杂量影响了LGQDs荧光强度的稳定性;g-C_3N_4/LGQDs复合光催化剂对MB具有良好的光催化降解能力,降解率可达96.5%,相较于纯g-C_3N_4增幅为154.6%.     

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.     

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.