石墨相氮化碳的结构与光催化性能

阐述石墨相氮化碳的合成、在光催化领域中的应用、改性与形貌控制,展望其在光催化领域面临的机遇和挑战.     

光催化材料石墨相氮化碳研究进展

石墨相氮化碳(g-C3 N4)是一种新型的非金属共轭聚合物可见光催化剂,因原料来源广泛,且电子结构优异、化学稳定性高和生物相容性良好,在太阳能转化和环境净化等方面备受关注.为此,介绍了g-C3 N4光催化材料的分子结构特征与制备方法,系统总结了其代表性的修饰改性策略,主要包括前驱体优化、元素掺杂、结晶度增强、形貌调控、...     

石墨相氮化碳的制备及表征

采用高能球磨法, 以氮化锂和酰氯氰脲作为前驱物, 并在反应物中滴入少量丙酮制备石墨相氮化碳. 将获得物在真空条件下的管式炉中热处理, 制备出球形体材料.  XRD结果表明, 合成的样品为结晶的石墨相氮化碳.  FTIR和XPS给出合成的石墨相氮化碳内部氮原子和碳原子的主要键合状态.  通过透射电子显微镜分析可知, 合成样品主要由直径为200~300 nm的球形粒子组成.       

石墨相氮化碳光催化产氢性能提升策略研究进展

石墨相氮化碳(g-C3N4)因带隙窄、稳定性高、成本低、污染小等优势在光催化产氢领域受到了研究者们的广泛关注.然而,纯g-C3N4直接作为光催化剂在应用时常存在比表面积小、可见光利用效率低以及光生载流子复合过快等缺陷,导致其光催化产氢性能较不理想.因此,如何改善g-C3N4的光催化产氢性能是目前光催化领域的研究热点.该文针对g-C3N4光催化产氢性能的优化研究,系统综述了g-C3N4在形貌调节、杂原子掺杂和异质结构建三个方面的改性研究进展,归纳总结了目前存在的问题,并对今后g-C3N4产氢光催化剂的研究重点和方向做出了展望.     

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。     

液氮剥离超薄类石墨相氮化碳的制备及表征

以不同富氮碳源作为前驱体制备块体氮化碳(g-C3 N4,CN),液氮为剥离溶剂,采用高温-快速气化联合的方法对块体CN进行剥离,制备了超薄CN纳米片,并成功应用于光催化污染物的降解和构建环境激素电化学传感器.经过一系列优化得到制备条件最优的富氮碳源和氮化碳的剥离量,结果显示:不同富氮碳源制备的CN剥离后的比表面积均大大...     

高比表面积石墨相氮化碳的制备及其光催化应用研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)具有较好的物理化学稳定性、合适的能带结构和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-C_3N_4的合成方法,介绍了两种增加g-C_3N_4比表面积的途径:(1)模板法制备多孔g-C_3N_4;(2)剥离法制备薄层g-C_3N_4纳米片.本文对高比面积g-C_3N_4的光催化应用也做了相应的介绍,并对g-C_3N_4的发展前景做了展望.     

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。     

石墨相氮化碳/蓝磷异质结的光催化性能研究

二维材料因其独特的性质在众多研究领域备受关注,而异质结是减小带隙、促进空间电荷有效分离的重要手段,因此构建二维异质结构是提高材料光催化性能的一种关键途径.基于第一性原理方法,可以有效地设计出合适的异质结构.该文通过第一性原理计算系统地研究了几种不同的石墨相氮化碳/蓝磷(g-C3N4/xBlueP,x=1,2,3)异质结...     

石墨相氮化碳纳米片的制备及其性能研究

通过混酸剥离法制备石墨相氮化碳纳米片(CNNS),该方法制备过程简单.透射电子显微镜、X射线衍射光谱、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、紫外可见吸收光谱与荧光光谱对CNNS的形貌等进行表征,结果显示,混酸剥离法可以成功实现CNNS的制备,研究结果同时显示所制备的CNNS的荧光量子产率达到19.3%,且其荧光激发不依赖于发射,同时,通过电化学循环伏安法测试其性能,发现其导电性能优异.     

石墨相氮化碳的制备、功能化及应用

由于石墨相氮化碳(g-C_3N_4)优越的光电性能以及"无金属"的特性,吸引了化学、物理学、生物医学、材料学等各个领域对其的深入研究和探索,成为当前研究的热点之一.介绍了g-C_3N_4的基本性质和制备方法,探讨了g-C_3N_4的元素掺杂以及稀土元素的修饰,简述了g-C_3N_4在光催化降解领域和生物医学领域的应用.     

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.     

石墨相氮化碳基核壳异质结光催化材料的构筑及性能

光催化技术是解决能源危机和环境污染的有效途径,石墨相氮化碳(g-C₃N₄)被认为是一种有前途的光催化材料,但高载流子复合率严重限制了其光催化活性,通过构建核壳结构形成紧密且大面积接触的异质结,可有效促进光生载流子的分离效率。基于此,研究核壳结构的g-C₃N₄基异质结成为热点,通过介绍核壳结构的主要功能及核壳结构材料的应用,阐述g-C₃N₄基核壳异质结光催化剂的性能和优势,重点讨论g-C₃N₄基核壳异质结的构筑策略,包括水/溶剂热法、超声辅助自组装法、热处理法,并归纳总结合成过程中g-C₃N₄的生长机制,分析g-C₃N₄基核壳异质结光催化材料面临的挑战及未来发展方向,旨在为新型高效g-C₃N₄基核壳异质结光催化材料的设计与开发提供有益参考。     

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.     

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.     

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...     

石墨相氮化碳光催化还原CO2研究进展

半导体光催化可以利用太阳能驱动CO₂光催化还原制备碳氢燃料,成为研究热点.石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有制备简便和可见光响应性能的优点,是CO₂还原的热门光催化材料。但是它具有缺陷多、比表面积小和光生载流子易复合等缺点,光催化CO₂还原性能不高.为此,介绍了高CO₂还原活性的g-C₃N₄研究进展,内容包括：(1)g-C₃N₄研究基础(分子结构、制备方法与电子能带结构);(2)高活性g-C₃N₄的分子设计策略(缺陷调控、元素掺杂、表面等离子体处理、单原子催化和异质结构建等),重点讨论了改性方式对g-C₃N₄的光吸收、光电性能和CO₂还原产物选择性的影响.最后建议未来聚焦结晶氮化碳的修饰改性研究,强调利用原位和瞬态表征技术指导高CO₂还原活性...     

石墨相氮化碳基光催化剂研究进展

石墨相氮化碳是一种新型的非金属碳氮聚合物,具有优异的光催化性能。本文总结了近年来氮化碳光催化剂的设计与合成,对如何提高其光催化性能的相关工作进行了归纳总结,包括掺杂非金属元素和贵价金属、构建异质结、染料敏化、形貌调控等,并对石墨相氮化碳基光催化剂的后续应用和未来发展进行了展望。     

石墨相氮化碳量子点的制备与应用研究进展

近年来,世界范围内环境污染问题日益加重,能源危机也越来越凸显出来,石墨相氮化碳量子点（graphite phase carbon nitride quantum dots, g-CNQDs）作为一种非金属半导体光催化材料,因其优异的性能引起了广大研究者的关注。g-CNQDs除了用于光催化降解有机污染物和能量转换器件领域外,还凭借其良好的生物相容性、稳定的荧光发射、高量子产率和无毒性等优点在生物医学和荧光探针等领域表现出了巨大的潜能。总结了g-CNQDs的制备方法及其在光催化、能量转换、生物医学等方面的研究进展,介绍了g-CNQDs的最新研究动态,同时为其复合结构设计及性能增强提供新的研究思路。     

铁掺杂氮化碳的制备及其光催化性能研究

采用硫酸亚铁和三聚氰胺为前驱体制备了不同铁掺杂量的石墨型氮化碳材料(Fe/g-C3N4).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)等分析测试手段对制备的催化剂进行了表征.结果表明,铁掺杂改变了石墨型氮化碳(g-C3N4)的光学性质.通过可见光催化降解亚甲基蓝(MB)的反应...