g-C3N4基光催化剂改性的研究进展

针对石墨相氮化碳(g-C3N4)比表面积小、光生载流子复合过快和可见光利用效率低等缺点,系统阐述了g-C3N4的改性和优化方法,包括设计g-C3N4零维、一维、二维结构,金属掺杂、非金属掺杂,目的是增大比表面积、加快光生电子-空穴对的分离、拓宽对可见光的响应范围;同时讨论了相应的改性方法对光催化性能的影响,从而达到增强...     

改性高岭石/g-C3N4复合材料光催化性能

采用酸碱刻蚀和热聚合法相结合的方法,以介孔高岭石(PK)为载体,双氰胺为前驱体,成功制备出一种可见光响应能力强、光催化效率高的新型二维层状介孔高岭石基光催化复合材料.通过X射线衍射、Fourier变换红外光谱、扫描电镜、比表面积测试、紫外-可见吸收光谱、电化学阻抗谱等检测方法,对光催化复合材料的晶体结构、分子组成、微观...     

超分子前驱体对g-C3N4/BiOI光催化剂结构及其催化性能的影响

光催化技术在解决能源与环境问题方面具有广阔前景,关键在于开发具有可见光响应的催化剂。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))与碘氧化铋(BiOI)均具有可见光响应,两者可形成异质结复合物,提升光催化性能。以三聚氰胺-三聚氰酸超分子作为合成g-C_(3)N_(4)的原料,通过高温焙烧不同加入量的超分子与BiOI形成的前驱体,制备不同形貌结构的g-C_(3)N_(4)/BiOI催化剂。采用XRD、红外光谱以及SEM对催化剂进行结构与形貌的表征,采用双酚A探究不同结构的g-C_(3)N_(4)/BiOI催化剂的光催化性能。结果表明,当加入超分子物质的量分数为15%时,光催化性能最佳,降解速率常数达0.0272 min^(-1)。     

硫酸根改性g-C3N4的制备及其催化性能

采用酸水热后处理法制备了具有优异光催化合成双氧水性能的硫酸根改性石墨相氮化碳纳米棒催化剂。采用XRD、N_2吸附脱附、UV-Vis、FTIR、SEM、XPS、TPD、EIS及荧光光谱对催化剂进行表征。结果显示:硫酸根的引入改变了催化剂的结构性质、光学性质和氧气吸附能力。以高压钠灯为光源,乙二胺四乙酸为空穴捕获剂,所制备的硫酸根改性氮化碳催化剂的双氧水平衡浓度为2.7 mmol/L,是纯氮化碳的2.7倍。所制备的硫酸根改性氮化碳催化剂的双氧水平衡浓度为2.7 mmol/L,是纯氮化碳的2.7倍。     

硫酸根改性g-C3N4制备与催化性能研究

采用酸水热后处理法制备了具有优异光催化合成双氧水性能的硫酸根改性石墨相氮化碳纳米棒催化剂。采用XRD、N2吸附脱附、UV-Vis、FTIR、SEM、XPS、TPD、EIS及PL对催化剂进行表征。结果显示：硫酸根的引入改变了催化剂的结构性质,光学性质和氧气吸附能力。所制备的硫酸根改性氮化碳催化剂的双氧水平衡浓度为2.7 mmol/L,是纯氮化碳的2.7倍。     

LED光源下g-C3N4催化降解抗生素的研究

本实验采用热缩聚合法,以三聚氰胺为原料制备石墨相氮化碳(g-C_3N_4)。以g-C_3N_4为光催化剂,LED光源下进行降解四环素的研究。考察四环素初始浓度、催化剂用量、溶液初始温度、初始pH值等因素对光催化降解的影响。并通过正交实验优化其降解条件。实验结果表明:在四环素初始浓度为60mg·L~(-1)、催化剂用量为25mg·L~(-1)、实验初始温度为24℃、溶液初始pH值为9,降解率最高可达到85.89%。     

超分子前体制备g-C3N4/g-C3N4同质结及光催化性能研究

通过混合煅烧二氰二胺水热法和三聚氰胺-三聚氰酸共沉淀法制备的超分子前驱体,制备了兼具多孔纳米片和中空纳米管形貌的g-C₃N₄/g-C₃N₄同质结（CN-HP）。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、光致发光光谱（PL）等对光催化剂进行了表征。结果表明,CN-HP-1/1在75 min内对亚甲基蓝（MB）的降解率可达99.8%,伪一级动力学常数为4.02 h^-1,是块体g-C₃N₄的5倍,同时单位比表面积的反应常数提升至单体的1.8倍。PL测试表明,合适比例的三聚氰胺-三聚氰酸（MCA-H、MCA-P）超分子制备的同质结,其光生电子-空穴复合率较单体g-C₃N₄进一步降低。自由基捕获实验表明,光生空穴是光催化降解过程中的主要活性物种,并结合X射线光电子能谱价带谱测试提出了Z型电子传输机制。     

升温速率对尿素热解制g-C3N4光催化剂构效影响研究

尿素热解可制备高附加值下游产品石墨相氮化碳（g-C₃N₄）,热解条件显著影响其光催化性能。以工业级尿素为前驱体,考察了升温速率对产物g-C₃N₄结构和光催化性能的影响,并用于光催化氧化降解有机染料和光催化还原生产双氧水。结果表明,快速升温（15 ℃/min）所得g-C₃N₄（GCN-15）结晶度高、无定型结构少、带隙窄、光利用率高、共轭结构完整,利于光生电子传递,因此具有更好的光催化性能。其对罗丹明B（RhB）和亚甲基蓝（MB）光氧化降解速率分别是慢速升温（2 ℃/min）所得g-C₃N₄（GCN-2）的4倍和2倍,8 h光还原双氧水产量提高18.37%。     

氧掺杂高比表面积g-C3N4的制备及其光催化性能研究

以二氰二胺(C2H4N4)为原料采用模板剂法制备了高比表面积的石墨相氮化碳(p-C3N4 ),并通过热聚合的方式将氧掺杂于p-C3N4中制备了氧掺杂高比表面积石墨相氮化碳(O-p-C3N4 ).通过X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、氮气吸附-脱附(BET)、紫可见漫反射光谱(UV-Vis)、荧光光...     

不同烷基链长Janus g-C3N4的乳化性能及光催化应用

在石蜡-水乳液界面,使用不同烷基链长的溴代烃对纳米石墨相氮化碳(g-C3N4)单侧接枝改性得到了一系列Janus g-C3N4,用XRD、UV-vis、FT-IR、SEM等进行表征,荧光显微镜、接触角测试其乳化性能,苯甲醇光催化氧化为探针反应考察其催化性能.结果表明:用C4、C8、C12和C16改性的Janus g-C...     

新型g-C3N4/CuS复合材料的制备及光催化研究

一步水热法合成CuS修饰的石墨相氮化碳(g-C3N4/CuS)复合光催化剂,通过FE-SEM、XRD、FTIR、UV-Vis-DRS等手段对其进行了表征,利用Cr(VI)溶液考察了g-C3N4/CuS在可见光下的光催化还原性能.实验结果表明,g-C3N4/CuS复合光催化剂的光催化活性明显优于单一的g-C3N4和CuS.可见光照射下,180 min内Cr(VI)的去除率可达70％以上.CuS的引入不仅扩宽了g-C3N4的可见光吸收范围,而且降低了g-C3N4光生电子和空穴的复合率,从而显著提高g-C3N4的光催化活性.该复合材料的催化活性受溶液的pH值影响较大,酸性条件下更有利于光催化反应的进行;共存低浓度腐殖酸对Cr(VI)的去除没有显著影响.g-C3N4/CuS具有良好的可见光催化活性,可用于废水中Cr(VI)的光催化还原去除.     

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%。     

硫酸胍制备多孔石墨型氮化碳及其光催化降解苯酚

为了增加比表面积和提高催化活性,一种无毒和易得的前驱体硫酸胍被首次用于制备石墨型氮化碳(g-C_3N_4)。用X射线粉末衍射、红外光谱、扫描电镜、透射电镜、N_2吸附-脱附、光电子能谱、紫外-可见光吸收光谱和荧光光谱对所得多孔g-C_3N_4进行表征。与由三聚氰胺为前驱体制备的体相g-C_3N_4相比,硫酸胍为前驱体制备的多孔g-C_3N_4具有更高的比表面积、发达的孔结构和较好的光电性能。以光催化降解苯酚为模型反应考察催化剂性能,结果表明,所得多孔g-C_3N_4的催化活性明显高于体相g-C_3N_4。优异的光催化性能和简单的合成方法使硫酸胍制备的多孔g-C_3N_4可广泛用于环境和能源领域。     

Ag3PO4/g-C3N4复合材料制备及其光催化性能

采用原位沉淀法制备了Ag3PO4/g-C3N4复合材料,利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS和PL等技术对其进行表征。结果显示,g-C3N4呈现二维片状结构,Ag3PO4为立方晶相的类球状结构,且均匀分布在g-C3N4表面。以亚甲基蓝（MB）为模拟污染物,考察g-C3N4与Ag3PO4的不同摩尔比对MB降解率的影响。结果表明,在Ag3PO4/g-C3N4的摩尔比为1:0.7时,Ag3PO4/g-C3N4复合材料的光催化活性最佳,可见光照30 min后MB降解率即达到100%。光催化剂稳定性较好,重复使用5次,MB降解率仍达到85.24%。降解机理研究表明,h 和e-是降解MB的主要活性物质。     

氧化石墨相氮化碳吸附水中U(VI)的性能与机理研究

本试验采用酸刻蚀及氧化处理制备了氧化氮化碳（OCN）纳米材料,探究了OCN对水中U(VI)的吸附-解吸性能。考察了溶液pH,温度,OCN投加量,反应时间U(VI)初始浓度等影响因素对OCN吸附U(VI)的影响,并探讨了吸附机制。试验结果表明,OCN对U(VI)有良好的吸附效果,在pH为5,30℃,U(VI)的初始浓度为10mg/L,OCN的投加量为200mg/L时,OCN对U(VI)吸附率达98.9%,比未改性的石墨相氮化碳(g-C3N4)吸附U(VI)的性能提高了约30%,吸附反应在10min即到达吸附平衡。pH是影响OCN吸附U(VI)的重要影响因素,温度等因素对U(VI)的吸附影响较小。拟二级动力学方程和Langmuir模型很好地拟合了吸附过程,OCN对U(VI)的吸附过程为自发的吸热过程。吸附解吸实验结果表明OCN具有良好的重复利用性,作为一种高性能吸附剂在含U(VI)废水处理方面拥有广阔的应用前景。     

SnWO4/g-C3N4复合光催化剂降解亚甲基蓝溶液

采用溶剂热法制备SnWO_4/g-C_3N_4复合光催化剂,在可见光降解亚甲基蓝实验中研究复合催化剂的光催化性能。考察催化剂投加量、亚甲基蓝溶液初始浓度、溶液pH值、盐效应对光催化性能的影响及SnWO_4/g-C_3N_4复合光催化剂的重复利用性。实验结果表明,在催化剂投加量1.0 g·L~(-1)、亚甲基蓝溶液初始浓度15 mg·L~(-1)和溶液pH值7.08时,在可见光条件下反应3 h,亚甲基蓝溶液脱色率达到94.2%;NaCl对光催化降解亚甲基蓝具有抑制作用,加入10 mmol·L~(-1)的NaCl溶液后亚甲基蓝的脱色率降为76.0%;复合光催化剂循环使用5次后,暗吸附后光照3 h,亚甲基蓝溶液的总脱色率仍可达到78.7%,重复利用性良好。     

碳量子点修饰g-C3N4/SnO2复合材料光催化性能

以四氯化锡五水合物、乙二醇和氨水为原料,在微波辅助水热条件下快速合成氧化锡纳米颗粒,以尿素 为前体在马弗炉中退火得到g-C₃N₄,使用柠檬酸和乙二胺为原料水热合成碳量子点。室温下,将碳量子点/ g-C₃N₄/SnO₂在通风橱中进行搅拌得到碳量子点负载的氮化碳/氧化锡复合材料。通过透射电子显微镜（TEM）、 X射线衍射（XRD）、氮气吸附-解吸等温线（BET）、紫外-可见分光光度计（UV-vis）、电子自旋（顺磁）共振波谱仪（ESR）对复合材料的形貌、结构特征、吸光度和光催化过程中的活性物质等进行表征和分析,并通过在紫外光下降解罗丹明B（RhB）测试样品的光催化性能。试验结果表明,紫外-可见分光光谱吸收边缘的红移说明碳量子点负载后能提高复合材料在可见光区域的响应,光催化试验表明碳量子点负载能提高g-C₃N₄/SnO₂复合材料的光催化性能,当碳量子点负载量为7%时复合材料的降解效率最高,在3h内对RhB的降解效率为97%。此外,微波辅助水热法能在短时间内大量合成氧化锡纳米颗粒,且氧化锡纳米颗粒具有较小的晶粒尺寸（8.5nm）,可以高效制备并应用于环保领域。     

可见光增强g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂的催化产氢性能

通过水热法制备了具有可见光增产氢高性能的g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂,采用XRD、TEM、SEM和EDS等分析样品的组成和形貌结构。催化产氢结果表明,光照条件下g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂具有极高的催化产氢活性,TOF值高达58.2 min~(-1),通过拟合温度动力学曲线,得到了催化反应的活化能为15.73 kJ·mol~(-1)。对样品进行UV-vis和PL测试发现,g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂具有极高的光能利用率和电子-空穴分离率,并进一步阐述了光能促进催化产氢的作用机理。     

负载S-g-C3N4/MgAl-CLDH光催化砂浆的去污及水化性能研究

本研究合成了硫掺杂氮化碳/煅烧镁铝水滑石(S-g-C₃N₄/MgAl-CLDH)新型光催化复合材料,通过内掺的方式将其负载在水泥砂浆上,并测试了光催化砂浆的氮氧化物(NO_x)降解性能和水化性能。结果表明,当光催化剂掺量小于5%(质量分数)时,S-g-C₃N₄/MgAl-CLDH掺量与砂浆的NO_x降解率成正比。当光催化剂掺量超过5%时,砂浆的NO_x降解性能开始下降。适量的S-g-C₃N₄/MgAl-CLDH使水泥早期(1 d)水化程度显著提升,过量的S-g-C₃N₄/MgAl-CLDH使水泥后期水化程度下降。当光催化剂掺量为7%时,水泥砂浆的28 d强度较对照组砂浆显著下降。此外,适量(3%)S-g-C₃N₄/MgAl-CLDH能够改善砂浆的28 d强度。     

同轴电纺法TiO2/g-C3N4的制备及光催化性能研究

传统的静电纺丝法使用单一的毛细管状喷头喷丝,通常用于制备实心且表面光滑单一组分的纳米纤维,无法得到具有多种功能性结构的复合材料,应用范围较窄。以酞酸丁酯和尿素为原料,采用同轴静电纺丝法成功制备了TiO₂/g-C₃N₄复合材料,并用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、场发射扫描电子显微镜（SEM）和Brunauer-Emmett-Teller （BET）分析对样品进行了表征,通过光催化降解亚甲基蓝溶液（MB）研究了不同g-C₃N₄添加量对TiO₂/g-C₃N₄复合材料光催化性能的影响。实验结果表明,采用同轴静电纺丝法结合500℃煅烧工艺成功制备了大比表面积及高光催化性能的TiO₂/g-C₃N₄复合材料。当g-C₃N₄添加量为0.15 g时,TiO₂/g-C₃N₄复合材料对亚甲基蓝溶液（MB）的光催化降解效率可达93.8%,且经过5次重复实验后降解率仍可达80%以上。