g-C_3N_4的制备及其对不同染料光催化降解性能研究

通过热聚合尿素的方法制备石墨相氮化碳(g-C_3N_4),用于对罗丹明B(RhB)、甲基橙(MO)、甲基红(MR)、亚甲基蓝(MB)、酸性红(AR)、刚果红(CR)等染料光催化降解。发现Rh B、MB两种染料基本降解完全,MO和AR的降解率在80%以上,CR和MR的降解效果较差,分别为68.3%和65.5%。与催化剂纳米二氧化钛P25比较,降解MO、MR、AR三种染料时,P25的催化效果要好于g-C_3N_4;对于Rh B、CR两种染料,P25和g-C_3N_4的降解效果相差不大,而对MB的降解,g-C_3N_4要好于P25。     

钾离子掺杂g-C_3N_4催化剂的制备及其性能研究

以硫脲为前驱体,KNO3为掺杂剂,用热聚合法制备了不同钾离子掺杂量的石墨相氮化碳可见光催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外变换光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射(UV-VisDRS)和荧光分光光度计(PL)等分析手段对催化剂的结构和性质进行了一系列表征,并将催化剂在可见光下对亚甲基蓝有机染料水溶液进行光催化降解。结果表明,钾离子的引入没有改变g-C_3N_4的本体结构,钾离子掺杂的系列催化剂吸收边带发生明显的红移现象。实验结果表明,K0.3-C_3N_42 h内对亚甲基蓝的降解率达到94%,表现出最佳的光催化活性;对催化剂进行4次重复性实验后,降解率仍然达到80%左右。     

TiO_2纳米管/g-C_3N_4/石墨烯三元复合材料的制备及其催化果糖降解制备5-羟甲基糠醛的研究

以氧化石墨(GO)、石墨相氮化碳(g-C_3N_4)和P25TiO_2为原料,采用碱性水热法制备了不同g-C_3N_4掺杂量的TiO_2纳米管/石墨烯(TiO_2NT/g-C_3 N_4/RGO)三元复合材料。利用XRD、FT-IR、TEM、XPS等表征手段对其物相结构、微观形貌进行分析,并通过微波辅助加热的方式将其应用于催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)。结果表明,当g-C_3N_4掺杂量为2%时,利用TiO_2纳米管、g-C_3N_4和石墨烯的协同作用,复合材料催化果糖降解性能最好此时,5-HMF的产率达67.2%。     

g-C_3N_4/ZnO复合材料的制备、表征及可见光催化性能

以一步法原位合成了g-C_3N_4/ZnO异质结复合材料,评价其在可见光下降解亚甲基蓝(MB)的光催化活性,并探讨了g-C_3N_4/ZnO的光催化机制。运用XRD、FTIR、SEM和UV-Vis DRS对所合成的复合材料进行表征。结果表明,经复合后g-C_3N_4和ZnO紧密结合,构建了异质结,提高了光生电子空穴的分离效率,并且在可见光区表现出较强的光响应性;当g-C_3N_4的质量分数为19%时,复合材料g-C_3N_4/ZnO降解MB的反应速率常数为0.020 6 min-1,是纯g-C_3N_4的3.8倍。催化剂重复使用5次,仍保持较高的光催化活性。     

α-Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化剂的制备及性能研究

以硫脲和硝酸铁为原料,采用热聚合法制备了一系列不同铁含量复合多孔石墨相氮化碳可见光响应催化剂。采用X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)、紫外-可见漫反射(DRS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等分析方法对催化剂进行了表征。结果表明,g-C_3N_4和α-Fe_2O_3/g-C_3N_4催化剂样品均呈现多孔结构,且相比纯g-C_3N_4,α-Fe_2O_3/g-C_3N_4可见光吸收性能明显增强。光催化性能实验表明,当α-Fe_2O_3复合量为1%时,制备的催化剂性能最高,反应240 min亚甲基蓝降解率高达99.8%。     

CuO/g-C_3N_4复合光催化剂光催化降解甲基橙

选用Cu(NO_3)_2和g-C_3N_4为原料,将两种原料溶解,蒸发,500℃焙烧制得CuO/g-C_3N_4复合光催化剂,在太阳光下催化降解甲基橙。结果表明,通过正交实验得到最佳反应条件为:甲基橙溶液pH=3.8,温度(15~25)℃,CuO与g-C_3N_4质量比3∶10,催化剂用量10 mg,反应时间3 h,甲基橙最大降解率为64.6%。     

草酸增效掺铁石墨相氮化碳的光催化性能

以硝酸铁和三聚氰胺为原料,制备了掺铁石墨相氮化碳(Fe-C_3N_4)。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、X光电子能谱和紫外可见光漫反射光谱对催化剂形貌和理化性质进行了表征。结果表明,铁掺杂改变了g-C_3N_4材料的能带结构,增加了g-C_3N_4对可见光的吸收范围。草酸能够有效提高Fe-C_3N_4体系光催化降解亚甲基蓝过程的降解率,2 h内降解率达到98.9%,分别是单独g-C_3N_4、Fe-C_3N_4和草酸加g-C_3N_4体系光催化降解亚甲基蓝的2.98、2.16和1.81倍。自由基捕获实验证明空穴和HO~·在脱色过程中起到主要作用。     

质子化氮化碳的制备及其复合材料的光催化性能

分别采用硫酸、盐酸和硝酸对尿素热解得到的体相块状石墨相氮化碳(g-C_3N_4)进行质子化改性,超声剥离得到氮化碳纳米片,考察3种质子化氮化碳纳米片对亚甲基蓝染料的光催化降解性能,利用XRD、FT-IR、SEM、BET、UV-DRS、UV-VIS等对其结构、形貌、比表面积、禁带宽度进行分析。结果表明,硫酸改性后的g-C_3N_4比表面积最大(60. 9 m~2·g~(-1)),亚甲基蓝降解效果最好,降解率为46. 7%,相比于体相块状g-C_3N_4的29. 2%提高了17. 5个百分点。以硫酸质子化改性的g-C_3N_4为前驱体,采用搅拌法制备得到质子化g-C_3N_4/石墨烯复合材料,其光催化降解亚甲基蓝的降解率为81. 7%,较硫酸质子化g-C_3N_4提高了35. 0个百分点。     

GO/TiO_2复合材料的制备和光催化性能研究

以钛酸丁酯为钛源,少层氧化石墨烯为GO源,通过溶剂热法和煅烧法合成GO/TiO_2催化剂。在300W氙灯照射下,以甲基橙为降解对象,探究不同制备方法、GO掺杂比例、用量的催化剂对光催化降解效率的影响。结果表明,当甲基橙初始浓度为10 mg/L,投加0.50 g/L煅烧法制备的0.8%GO/TiO_2催化剂时光催化效果最好,高达93.8%,且光催化反应符合一级动力学方程,其光催化降解的速率常数为1.090 h~(-1)。     

Cu~(2+)掺杂g-C_3N_4光催化降解甲基橙研究

g-C_3N_4是很有前景的非金属光催化剂之一,但其存在光生电子-空穴复合较严重、光催化效率较低等缺点,严重影响了g-C_3N_4在光催化领域内的应用,对其改性,提高光催化效率,就变得尤为迫切。利用微波合成法将Cu~(2+)掺杂于g-C_3N_4中制备Cu~(2+)/g-C_3N_4,并采用X射线衍射分析、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、红外光谱、比表面吸附等对其进行了表征,并选用偶氮染料甲基橙为目标污染物来衡量Cu~(2+)/g-C_3N_4降解有机污染物的能力。结果发现,微波合成法成功将Cu~(2+)掺杂于g-C_3N_4中,用Cu~(2+)/g-C_3N_4做光催化剂经过6h反应后,对MO降解率提高14%,达到86%,说明Cu~(2+)掺杂g-C_3N_4确实能提高氮化碳降解有机污染物的能力,具有潜在的应用价值。     

纤维负载g-C3 N4复合光催化剂的合成及其光催化性能研究

以三聚氰胺为原料合成了质子化g-C_3N_4,并将其沉积到改性芳纶纤维上,对复合催化剂进行SEM、XRD、FT-IR等表征,结果表明质子化g-C_3N_4成功负载到改性纤维表面。光催化降解亚甲基蓝实验结果表明,75 min内可以将亚甲基蓝降解完全,具有较好的光催化性能。重复性实验表明g-C_3N_4/芳纶催化剂具有很好的稳定性和循环性。     

CDs/ZnO/g-C3N4三元组分协同作用促进光催化降解染料

以尿素、醋酸锌、柠檬酸为主要原料,采用浸渍-热聚合法分别制备了ZnO/g-C_3N_4和CDs/ZnO/g-C_3N_4复合材料,考察了2种催化剂在可见光下对罗丹明B的光降解效率。利用XRD、TEM、XPS、UV-Vis DRS、FTIR对催化剂进行了表征和评价。结果表明:石墨相氮化碳(g-C_3N_4)呈片状,ZnO呈棒状,碳点(CDs)平均直径约为10 nm,呈单分散排布,分散性较好;且CDs/ZnO/g-C_3N_4仍保持石墨相g-C_3N_4的晶型结构,三元组分相互协同作用使CDs/ZnO/g-C_3N_4在可见光下,光照时间为210 min,对质量浓度为8 mg/L的RhB溶液表现出优异的光催化性能,其降解罗丹明B的效果优于单体g-C_3N_4、ZnO及ZnO/g-C_3N_4,降解率可达到70%左右。     

玉米秸秆粉水热炭化制备碳量子点及其光催化性能研究

以玉米秸秆粉为碳源,采用水热法制备了荧光碳量子点(CQDs),采用TEM、FT-IR、紫外分光光度计和荧光分光光度计对CQDs的粒径分布、结构特征及光学性质进行了分析。将CQDs与g-C_3N_4复合,对CQDs/g-C_3N_4复合材料的光催化性能进行了初探。实验结果表明:单一的CQDs和g-C_3N_4均有较好的光催化活性,当CQDs复合适量的g-C_3N_4时,光催化性能进一步增强。当CQDs/g-C_3N_4复合材料中加入60mL CQDs溶液,用量为0.04g,光催化降解亚甲基蓝的效果最佳,120min时亚甲基蓝基本降解完全。     

C_3N_4催化剂的制备及光催化性能研究

采用煅烧法制备了C_3N_4光催化剂,并利用沉淀法制备了AgBr/C_3N_4复合光催化剂,以甲基橙(MO)为模拟污染物,对制备样品的光催化降解染料污染物的性能进行了研究。甲基橙光催化降解实验的结果表明,制备C_3N_4光催化剂的最佳制备条件为在煅烧温度575℃下煅烧2h;AgBr的引入显著提高了催化剂的光催化活性。     

CuPc/g-C3N4的制备和光催化降解2,4-二氯苯酚性能研究

2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)对人体有较强的毒性和致癌性,寻找合适的催化剂对其进行光催化降解是非常有意义的。g-C_3N_4作为新兴光催化材料对2,4-DCP有一定降解性能,但有待提升。本文引入酞菁铜(CuPc)构建和制备了CuPc/g-C_3N_4复合光催化剂,g-C_3N_4分别与3%、6%、9%、12%CuPc复合后,光催化降解2,4-DCP的性能都有所提升,其中9%CuPc/g-C_3N_4具有最好的2,4-DCP光催化降解率,有望成为新型的2,4-DCP高性能光催化降解剂。     

不同前驱体制备g-C_3N_4光催化性能及稳定性

分别以硫脲、二氰二胺、三聚氰胺和尿素为前驱体,550℃条件下热聚合法合成了g-C_3N_4,样品经扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)、N_2吸附、元素分析等一系列方法进行了表征,可见光条件下降解亚甲基蓝来评价g-C_3N_4的光催化性能。结果表明,以尿素为前驱体合成的g-C_3N_4有着最佳的光学吸收特性、最大的比表面积和最高的C/N摩尔分数,且其显示了最佳的光催化活性,4种前驱体合成的g-C_3N_4均有着较好的稳定性。     

不同前驱体制备g-C_3N_4光催化性能及稳定性

分别以硫脲、二氰二胺、三聚氰胺和尿素为前驱体,550℃条件下热聚合法合成了g-C_3N_4,样品经扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)、N_2吸附、元素分析等一系列方法进行了表征,可见光条件下降解亚甲基蓝来评价g-C_3N_4的光催化性能。结果表明,以尿素为前驱体合成的g-C_3N_4有着最佳的光学吸收特性、最大的比表面积和最高的C/N摩尔分数,且其显示了最佳的光催化活性,4种前驱体合成的g-C_3N_4均有着较好的稳定性。     

g-C_3N_4-SnO_2复合材料的制备及可见光催化性能研究

文章中,采用两步法合成了g-C_3N_4-SnO_2复合物。首先,通过热缩聚三聚氰胺来合成g-C_3N_4,再利用水热法合成不同质量比的g-C_3N_4-SnO_2复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD),红外光谱(FT-IR),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)等手段对复合光催化剂进行表征。通过在可见光下检测降解亚甲基蓝(MB)水溶液来评估复合光催化剂的光催化活性。结果表明:复合光催化剂由SnO_2和g-C_3N_4组成,其在可见光区的吸收比纯SnO_2和g-C_3N_4有所提高。随着g-C_3N_4在复合物中含量的增多,光催化活性先增加后降低。其中g-C_3N_4含量为71.5%的复合物光催化活性最佳。其对MB的降解可达到34.4%。分别是纯g-C_3N_4和SnO_2的7.0和10.4倍。并且,通过对目标污染物亚甲基蓝的考察,研究了其光催化作用的机理。     

不同结构BiPO_4/g-C_3N_4光催化剂降解亚甲基蓝的研究

采用浓硫酸剥离法制备g-C_3N_4纳米片,利用化学吸附法制备BiPO_4/g-C_3N_4光催化剂。运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对光催化剂的微观结构和界面性质进行了表征,证明了BiPO_4/g-C_3N_4光催化剂的成功制备。5%BiPO_4/g-C_3N_4光催化剂表现出最佳的光催化活性,紫外光下降解亚甲基蓝的表观速率常数是纯BiPO_4纳米棒的1.72倍,是P25的2倍。活性的提高主要归因于核壳结构的形成。     

双金属位催化剂Ag-Ni/g-C_3N_4可见光催化降解亚甲基蓝

采用原位还原法制备负载型双金属位光催化剂Ag-Ni/g-C_3N_4,并考察其对亚甲基蓝的可见光催化降解性能。结果表明:与Ag/g-C_3N_4和Ni/g-C_3N_4相比,双金属位Ag-Ni/g-C_3N_4对亚甲基蓝具有更好的光催化降解活性。总负载量为4.0%时,金属Ag和Ni质量比为1:1的光催化剂Ag(2)-Ni(2)/g-C_3N_4呈现出最好的催化活性,且循环使用7次后的光降解活性略微减小。其原因可能是金属Ag粒子与Ni粒子间的协同效应明显提高光生载流子在Ag-Ni粒子与g-C_3N_4的界面快速传递和光生电子–空穴对有效分离。