Bi4MoO9/g-C3N4复合材料的合成及光催化性能研究

通过煅烧法合成g-C₃N₄纳米片并在其表面负载Bi₄MoO₉纳米粒子(NPs),制备了Bi₄MoO₉/g-C₃N₄(BMC)异质结光催化剂. 采用TEM、SEM、DRS、PL等方法对BMC样品进行表征. 以磺胺二甲基嘧啶(SMT)为目标降解物,考察BMC的光催化性能. 结果表明,BMC-50(Bi₄MoO₉质量分数为50.0%)的光催化活性最高. BMC-50投加量为0.5 g·L^-1时,SMT溶液在光照180 min后降解率可达94.0%,是单一Bi₄MoO₉降解能力的17.7倍. 复合材料中Bi₄MoO₉与g-C₃N₄间异质结构的构建降低了电子-空穴对的复合,提高了光催化性能.     

ZnO/g-C3N4光催化剂在微流控芯片中的光催化性能

采用浸渍法合成ZnO质量分数不同的ZnO/g-C₃N₄复合光催化剂,分析样品的结构、形态、化学组成和光学性能等. 将制备好的样品固定到微流控芯片中,降解不同的染料（亚甲基蓝、中性红、孔雀石绿、罗丹明B）,评价样品在可见光下的光催化性能. 样品的表征结果表明,在ZnO/g-C₃N₄复合物中,ZnO、g-C₃N₄间存在相互作用,ZnO/g-C₃N₄复合物对可见光的利用更为充分;与g-C₃N₄相比,在ZnO/g-C₃N₄复合物中光生电子-空穴对的复合明显被抑制. 光催化实验结果表明,6 % ZnO/g-C₃N₄具有最佳光催化性能,在光照强度为60 klx,液体流速为20 μL/min时,其对罗丹明B溶液的降解效率为98.9%.多次循环后的光催化降解亚甲基蓝性能研究表明,样品在微流控芯片中进行光催化降解实验具有稳定性和可靠性.     

TiO2@H+/g-C3N4复合材料的光催化产氢性能及机理分析

本文研究了TiO₂含量对TiO₂@H⁺/g-C₃N₄异质结光催化剂产氢性能的影响。首先将石墨相氮化碳(g-C₃N₄)用硫酸处理,得到酸洗氮化碳(H+/g-C₃N₄),然后通过煅烧法在H+/g-C₃N₄表面负载TiO₂得到TiO₂@H⁺/g-C₃N₄复合材料,利用透射电镜、 X射线衍射仪、紫外-可见漫反射仪和比表面仪对TiO₂@H⁺/gC₃N₄复合材料进行了表征,研究了其在可见光下的光催化产氢性能,探讨了TiO₂@H⁺/g-C₃N₄复合材料光催化产氢机理。实验结果表明：...     

CuS nanotube/g-C3N4异质结的合成及光催化性能

以CuCl₂·2H₂O、SC（NH₂）₂和g-C₃N₄纳米片作为前驱体,在室温下采用简单的共沉淀法成功地制备了CuS nanotube/g-C₃N₄异质结。对碱源、g-C₃N₄加入顺序和反应时间等合成条件对CuS nanotube/g-C₃N₄异质结的光催化性能的影响进行了较系统的研究。结果表明:碱源是合成的关键因素。以Na₂S·9H₂O为碱源兼硫源,制备的CuS nanotube/g-C₃N₄异质结的光吸收边带明显红移,禁带宽度（E_g）和荧光强度明显降低,且光电流响应值为0.095 6 μA/cm²,相对于bulk g-C₃N₄提高了约3.1倍。将其用于光催化降解罗丹明B（RhB）,45 min内RhB降解率约达100%,其降解速率相对于bulk g-C₃N₄提高了约47.6倍,这些结果说明CuS nanotube/g-C₃N₄具有较高的光电催化活性。并提出了CuS nanotube/g-C₃N₄异质结在光催化过程中载流子迁移转化的机理。     

Ni-L/g-C3N4复合材料光催化降解甲基橙性能的研究

为了提升g-C₃N₄的光催化降解性能,引入一种Ni金属配合物对g-C₃N₄进行改性.利用水热法合成基于1,3-二-(4′-(5′-四唑基)苯氧基)苯甲酸的Ni配合物Ni-L,将Ni-L负载到g-C₃N₄上,得到Ni-L/g-C₃N₄复合材料.对Ni-L/g-C₃N₄进行XRD、SEM表征,对不同负载量的复合物进行荧光性能表征.通过探究复合光催化剂的不同Ni-L负载量以及不同pH条件对光催化降解甲基橙效率的影响,得出结论：当pH=2时,50 mg负载量为50%的Ni-L/g-C₃N₄复合光催化剂降解50 mg/L的甲基橙溶液,光照时间为90 min时,降解效率可达100%.     

玻纤负载TiO2/g-C3N4光催化膜的制备及降解染料性能

为解决光催化剂效率不高、粉末难回收且易造成二次污染等问题,采用浸渍法制备了玻璃纤维负载TiO₂/gC₃N₄光催化膜(命名为TCNGF)。TiO₂和g-C₃N₄纳米颗粒通过静电自组装在玻璃纤维表面形成了均匀无裂痕的薄膜,重量法测得催化剂负载量(质量分数)为4%。降解实验结果表明：以TCNGF为催化剂,在模拟太阳光下,10 mg/L的罗丹明B(RhB)溶液在40 min的降解率达到98%,4次循环降解实验的脱色降解率均高于99%,且溶液中无絮状沉淀产生,表明催化剂优异的催化活性、附着牢度和循环稳定性。催化结果表明：适量提高TiO₂和g-C₃N₄的质量比,催化膜内异质结量增多,促使光生活性自由基增多,染料降解速率增快;初始染料浓度对TCNGF光催化降解性能无明显影响。自由基捕获实验证明：超氧自由基(·O₂^-)和羟基自由基(·OH)在光催化反应过程中为主要...     

Ag3PO4/BiPO4复合光催化剂的制备及其降解罗丹明B的研究

采用水热法合成复合Ag₃PO₄/BiPO₄光催化剂,考察不同pH和不同复合比例下合成的光催化剂对溶液中罗丹明B的光催化降解性能,并与BiPO₄进行对比。结果表明:在pH=7,复合比例Ag₃PO₄/BiPO₄摩尔比为4:3条件下水热制备的Ag₃PO₄/BiPO₄对可见光的利用率最高,催化性能最好;降解180 min后,对罗丹明B的降解率达到61%,较纯相BiPO₄提升了27%。本文还利用XRD、SEM和紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等测试手段对合成的样品进行表征,分析得出复合Ag₃PO₄之后,催化剂的禁带宽度变窄,并出现较多的独居石晶型BiPO₄,光生电子与空穴复合效率变低,从而使复合材料的光催化降解罗丹明B的能力得到提升。     

HSA/g-C3N4作为电致化学发光探针检测β-淀粉样蛋白

采用一步煅烧法制备了一种电致化学发光(ECL)性能良好的类石墨相-碳化氮二维纳米材料(g-C₃N₄),经1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺活化后,g-C₃N₄与人血清白蛋白(HSA)复合,得到HSA/g-C₃N₄复合材料。利用Aβ与HSA的结合作用,将HSA/g-C₃N₄与不同浓度的β-淀粉样蛋白(Aβ)孵育,形成Aβ/HSA/g-C₃N₄。同时将巯基修饰的Aβ适体固定在金电极表面,通过适体与靶标的特异性结合,可以将Aβ/HSA/g-C₃N₄捕获到电极上。在共反应剂K₂S₂O₈存在下,该传感器实现了对Aβ的ECL灵敏检测。研究表明,在10 fmol·L^-1到100 nmol·L^-1范围...     

大比表面积介孔g-C3N4材料的制备及其产氢性能

为获得大比表面积和优异产氢性能的石墨相氮化碳(g-C₃N₄),将单氰胺和甲醛溶液溶入二氧化硅(SiO₂)溶胶,形成单氰胺、甲醛和SiO₂凝胶组成的杂化前驱体,并将该杂化前驱体在通气条件下煅烧以制备介孔g-C₃N₄(命名为VCN),在密闭条件下煅烧以制备介孔g-C₃N₄(命名为ACN);利用透射电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱等对介孔g-C₃N₄的形貌、晶体结构等进行表征,通过荧光光谱和气相色谱仪等分析介孔g-C₃N₄的产氢性能。结果表明：VCN在获得大比表面积(约312 m²/g)的同时,拓宽了光吸收范围(约760 nm),提高了光致电子-空穴对分离效率。加入40 mg甲醛的VCN(VCN-40)具有最佳的产氢速率,为2826μmol/(h·g),比通气条件下未加入甲醛的g-C₃     

β-FeOOH/U-g-C3N4异质结的制备及光电催化析氢性能

通过两步合成法合成了新型的β-FeOOH/U-g-C₃N₄异质结光催化剂。首先通过热聚合制备超薄g-C₃N₄（U-g-C₃N₄）样品,然后通过超声技术以U-g-C₃N₄和FeCl₃·6H₂O为前驱体制备β-FeOOH/U-g-C₃N₄异质结。系统研究了铁盐种类、前驱体质量比、pH值和超声时间等合成条件对β-FeOOH/U-g-C₃N₄异质结光催化析氢性能的影响。具有最佳析氢性能的β-FeOOH/U-g-C₃N₄异质结的比表面积为47.7 m²·g^-1,是U-g-C₃N₄的3倍;与U-g-C₃N₄相比,β-FeOOH/U-g-C₃N₄异质结的能带隙从2.70 eV降低到2.02 eV,吸收边带从472 nm红移至583 nm。另外,光催化制氢反应中β-FeOOH/U-g-C₃N₄异质结的Tafel斜率为87.2 mV·dec^-1,低于U-g-_C3N₄的147.4 mV·dec^-1和β-FeOOH的156.8 mV·dec^-1。结果表明复合产物较U-g-C₃N₄具有更高的光电催化活性。光电催化活性提高应归因于β-FeOOH和U-g-C₃N₄形成了异质结,界面电子通过碳物质可以更高效地转移,同时产生了较多的活性反应位点。因此,通过超声法将β-FeOOH和U-g-C₃N₄复合是一种制备较高光电催化活性且稳定的光电催化材料的有效策略之一。     

光催化材料石墨相氮化碳的合成、改性及应用

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种对环境温和的半导体材料,在光催化领域具有良好的应用前景。但是,纯g-C₃N₄因比表面积小、光生载流子分离难等缺点影响了其光催化性能,限制了其大规模应用,因此对g-C₃N₄进行改性使其光催化性能得到提升具有重要意义。从合成方法和改性策略出发,综述了近年来g-C₃N₄光催化剂的研究进展,并总结了g-C₃N₄光催化剂在废水处理降解污染物、产H₂及产H₂O₂等领域的应用发展。结果表明,改性后的g-C₃N₄光催化剂性能得到了巨大的提升。最后,对g-C₃N₄的发展方向进行了展望。     

W18O49/BiOI复合光催化剂的制备及性能研究

以BiOI为前驱体，采用化学沉淀法对W₁₈O₄₉(2%)/BiOI复合材料进行了制备，为了研究该材料的光催化性能，利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光分光光度计(PL)对样品进行表征。结果表明，W₁₈O₄₉的引入未改变BiOI的晶型结构，纯BiOI的降解率约为21%,与W₁₈O₄₉复合后材料的降解率约达到98%,复合后材料的降解率显著高于纯物质的降解效率，纯BiOI材料和W₁₈O₄₉的带隙宽度分别约为1.97eV和3.06eV,理论上可形成异质结，有助于加速电子转移速率，有效降低了电子和空穴对的复合，很好的提升材料的光催化活性。     

α-FeOOH与Ag3PO4异质结复合材料的制备及光催化性能

针对磷酸银(Ag₃PO₄)和羟基氧化铁(α-FeOOH)等材料因光生载流子复合速率过快而导致光催化性能差的问题,通过制备α-FeOOH与Ag₃PO₄的异质结复合材料(α-FeOOH@Ag₃PO₄)来促进光生载流子的分离,从而提升材料的光催化性能。采用简单的水热法制备由纳米片组成的具有分级结构的α-FeOOH微球,然后使用原位沉积工艺将Ag₃PO₄颗粒均匀沉积在α-FeOOH微球表面,制备得到α-FeOOH@Ag₃PO₄;分析所得异质结复合材料的微观结构、光吸收性能、亚甲基蓝降解性能和光电性能。结果表明：具有分级结构的α-FeOOH微球有利于Ag₃PO₄颗粒沉积,Ag₃PO₄颗粒粒径为3～8 nm; α-FeOOH@Ag₃PO₄吸收边发生红移...     

碱金属改性g-C3N4及其对氮气吸附影响的理论研究

研究了碱金属改性对g-C₃N₄光催化剂的影响,利用密度泛函理论从几何和电子结构的角度阐述了不同碱金属改性对提高光催化活性的微观机理。结果表明,Li、Na、K、Rb原子随着核外电子层数的增加,碱金属和g-C₃N₄的结合能越来越弱,对g-C₃N₄结构的影响也越来越弱。电子结构分析可知,Li、Na、K原子对g-C₃N₄具有活化作用,Rb原子对g-C₃N₄表面有钝化作用。同时模拟了N₂分子在M-g-C₃N₄ (M=Li、Na、K、Rb)上的吸附,理解N₂分子与碱金属之间的作用机理,通过分析N₂吸附的吸附能、结构参数和电子特性,发现Li、Na原子对N₂吸附的影响更大,N₂的N—N键长伸长,K和Rb原子对N₂基本没有作用。碱金属改性g-C₃N₄比纯g-C₃N₄更有利于N₂分子的吸附,但是随着碱金属原子半径的增加,吸附能力越来越弱,电子的转移也越来越少,即活化N₂分子的能力按照Li、Na、K、Rb的顺序降低。     

六方相/单斜相WO3“异相结”的可控合成及光催化性能

利用沉淀法合成了球形六方相氧化钨(h?WO₃),通过调控六方相向单斜相的相变,可控制备了六方/单斜WO₃(h/m?WO₃)“异相结”催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面积(BET)等对WO₃催化剂的晶相结构及组成、粒子大小和比表面积进行了表征。光催化分解水产氧的实验结果表明,相较于纯六方相WO₃,具有合适晶相组成的h/m?WO₃展现了显著的光催化性能。结合六方相和单斜相的能带位置,表面光电压表征结果发现,h/m?WO₃“异相结”的形成显著促进了催化剂表面光生电子和空穴的高效分离,进而提高了催化剂的光催化活性。     

Fe3O4/CuCo2S4复合物活化过硫酸一氢盐对有机染料的去除作用

采用水热法制备了Fe₃O₄/CuCo₂S₄复合催化剂,利用SEM、XRD、EDS对0.25-Fe₃O₄/CuCo₂S₄复合材料的表面形貌和结构进行表征,研究了复合催化剂活化PMS降解染料废水的效能。实验结果显示,在室温条件下,加入200 mg/L PMS、125 mg/L催化剂,20 mg/L RhB在40 min内去除率达到99.5%。自由基淬灭实验表明,Fe₃O₄/CuCo₂S₄活化PMS产生的羟基自由基、硫酸根自由基和单线态氧等活性物质均参与了RhB降解过程。回收实验表明,4次循环使用后RhB的降解率仍能达到94.2%,表明Fe₃O₄/CuCo₂S₄复合催化剂具有良好的可重复利用性和优异的催化活性,易于回收。Fe₃     

空心玻璃微珠/纳米TiO2复合材料的制备与表征

为了获得催化活性高、抗磨耗性能强的光催化复合材料,研究通过冷-碱腐蚀处理手段和高温黏附技术,制备空心玻璃微珠-纳米TiO₂光催复合材料. 利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和UV-Vis等设备,对样品进行表征. 以汽车尾气为降解对象,采用搓揉试验机和自制的环境测试系统,分别测试复合材料的抗磨耗性能与光催化效能. 结果表明,纳米TiO₂能够较好地附着到空心玻璃微珠表面,空心玻璃微珠-纳米TiO₂光催化复合材料相对于纯纳米TiO₂具有更强的透光能力和光催化降解能力. 该复合材料对汽车尾气中的一氧化氮和二氧化氮均有显著的降解效果,氮氧化物的净化效果高于一氧化碳和二氧化硫,具有较好的抗磨耗能力.     

石墨相氮化碳的制备、改性及应用

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种经典的非金属半导体光催化剂，具有物理化学特性稳定、能带结构合理、原料廉价易得、安全无污染等优势，在环保净化与能源催化等领域有良好的应用发展前景，近年来引起了广泛重视。但是，由于g-C₃N₄具有比表面积小、对可见光的吸收功能较低、光生电子与空穴复合率较高等缺点，严重影响了其应用。综述了g-C₃N₄的基本构造、特点、主要改性方式和国内外近年来g-C₃N₄的实际应用，其中改性方式涉及元素掺杂、形貌调控、贵金属沉积等。     

PW12/Bi2WO6复合材料的制备及光催化性能的研究

采用两步法合成新型可见光驱动的PW₁₂/Bi₂WO₆复合材料，利用XRD、SEM、TEM、IR、EDX表征技术对复合材料进行物理和光学性质的分析，并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物对其催化剂活性进行测试。实验结果显示，与纯Bi₂WO₆相比，引入PW₁₂的催化剂光催化活性显著提升。当m(PW₁₂)/m(Bi₂WO₆)=2∶8、复合催化剂煅烧温度为400℃、MB浓度为10 mg/L、复合催化剂投加量为0.1 g时，PW₁₂/Bi₂WO₆的光催化活性最佳，光照1.5 h后对MB的去除率达90.87%,2 h后可达99.71%。     

Ca原子修饰的g-C3N4增强储氢能力的机理研究

利用第一性原理计算,发现Ca原子修饰的g-C₃N₄（Ca-C₃N₄）具有高的储氢能力。H与Ca-C₃N₄之间增强的吸附能主要归功于H-1s和Ca-1s轨道之间较强的化学吸附以及H-1s和Ca-3d轨道之间的杂化。在外加电场下,Ca与g-C₃N₄之间的极化具有良好的可调特性,这对于H的吸附和释放具有重要的作用。该理论计算结果能够为提高金属原子修饰的g-C₃N₄的储氢能力开辟一条可行之路。