g-C3N4/TiO2复合材料制备及其处理罗丹明B研究

为高效去除有机染料，分别以g-C₃N₄和TiO₂为有机半导体和无机半导体原料，通过水热法合成一系列不同质量配比的g-C₃N₄/TiO₂复合材料，利用正交实验L₁₆(4⁵)探究g-C₃N₄/TiO₂复合材料处理罗丹明B模拟印染废水的最适宜工艺条件。结果表明，最适宜工艺条件为：光照时间为180 min、m(g-C3N4)∶m(TiO2)为20∶30、投加量为2.0 g/L、罗丹明B模拟印染废水质量浓度为20 mg/L、pH为6.50，此时罗丹明B去除率可达98.86%。而单一使用g-C₃N₄或TiO₂对比处理罗丹明B模拟印染废水的去除率分别为52.27%和89.71%，说明TiO₂掺杂g-C₃N₄后可以更好地发挥协同去除性...     

一维/二维PANI/g-C3N4复合材料的制备及其光催化性能研究

以三聚氰胺和氯化铵为前驱体通过热共聚合法制备出多孔g-C₃N₄纳米片，原位聚合法制备出一维纳米纤维PANI与多孔g-C₃N₄纳米片(PANI/g-C₃N₄)复合材料。一维纳米纤维PANI具有优异电荷传输性能和良好的可见光响应，可以弥补g-C₃N₄光生电子对快速复合和可见光响应不足的缺点。多孔g-C₃N₄纳米片可以提供更多反应活性位点，同时还可以缩短光生电荷从材料内部到表面的传输距离，抑制光生载流子复合，从而提高材料光催化活性。5PANI/g-C₃N₄在180 min罗丹明B去除率达83%，经过3次循环后，对罗丹明B去除率仍保持83%，显现出优异光催化活性和稳定性。     

C掺杂g-C3N4/PVDF纳米纤维膜的制备及其可见光降解性能研究

本文通过高温煅烧乙酰胺和尿素混合物,成功制备了在可见光下具有优异光催化降解性能的C掺杂g-C₃N₄材料,然后将C掺杂g-C₃N₄和PVDF共混,通过静电纺丝制备了具有优异光催化性能的C掺杂g-C₃N₄/PVDF复合纳米纤维膜。结果表明,当乙酰胺与尿素的质量比为5%时,所制备的C掺杂g-C₃N₄粉末的光催化性能较好,乙酰胺的掺杂改性既改变了g-C₃N₄形貌结构,又改善g-C₃N₄的禁带宽度,从而进一步有效提高了C掺杂g-C₃N₄材料的光催化活性;当粉末掺杂比为12%时,所制备的PVDF纳米纤维复合膜光催化降解罗丹明B的效率达89.12%;复合纤维膜经过4个循环的光催化降解实验后,对罗丹明B的光催化降解效率保持在80%以上,解决了传统光催化剂难以回收和催化剂易被包覆而失效的问题。     

甲酸铵处理对氮化碳光催化性能的影响

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为环境友好型材料在半导体光催化领域广受关注,然而未经改性的g-C₃N₄光吸收范围窄,仅能对太阳光谱中蓝紫光区响应,同时比表面积小,且光生载流子分离及迁移速率慢,导致光催化性能不佳。本文以g-C₃N₄为研究对象,将甲酸铵(NH₄HCO₂)和硫脲(CH₄N₂S)按不同比例混合,在马弗炉中520℃下高温煅烧(升温4 h保温2 h),制得C元素掺杂的石墨相氮化碳。g-C₃N₄中掺杂C元素可提高光吸收能力、调整电荷密度、促进光生载流子解离,从而显著提高其光催化效率。通过降解模拟污染物罗丹明B(RhB)发现,当n(CH₄N₂S)∶n(NH₄HCO₂)=1∶0.04时表现出最好的光催化活性,其对罗丹明B的降解效率几乎能达到1...     

三元复合物Ag/Cu2O/g-C3N4的制备及其光催化降解和抗菌性能研究

以尿素、硫酸铜、乙酸银为原料,采用溶液法制备了三元复合物Ag/Cu₂O/g-C₃N₄,通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-Vis等手段对三元复合物的结构进行了表征;以罗丹明B为模型研究了三元复合物的光催化降解性能,以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为模型研究了三元复合物的抗菌性能,并探究了三元复合物的光催化降解机理。结果表明,Ag和Cu₂O粒子沉积在g-C₃N₄片层结构上,Ag、Cu₂O和g-C₃N₄三者之间的协同作用使得三元复合物的光催化降解性能和抗菌性能大幅提高。为构建用于实际水体污染处理的g-C₃N₄基复合材料提供了新思路。     

g-C3N4基复合纳米材料光催化性能研究进展

g-C₃N₄可见光利用率高,具有非常好的光催化性能,是一种新型的无金属半导体光催化材料,然而电导率低,易团聚,光生载流子容易复合限制了其在实际生产中的应用。为进一步提高g-C₃N₄基复合材料的光催化性能,研究者做了大量修饰工作,并取得显著成果。本文主要从半导体材料耦合(细分为原子层沉积法和三元纳米材料复合)、贵金属修饰和量子点敏化三个方面概括了近年来对g-C₃N₄的修饰改性工作,探究了g-C₃N₄基复合材料在光催化降解有机污染物、光解水制氢、催化“记忆”效应和降解重金属等不同领域方面取得的成效。指出g-C₃N₄基复合材料发展面临的问题,最后对g-C₃N₄基复合材料未来的发展提出了展望。     

SiO2/g-C3N4复合粉体制备及其光催化性能

以Stöber法制备出的二氧化硅(SiO₂)微球和三聚氰胺为原料,两者按一定质量比混合后得到前驱体,通过煅烧该前驱体可成功获得SiO₂/g-C₃N₄复合粉体。利用XRD、SEM、UV-Vis和BET等表征手段对获得的复合粉体进行物相组成、形貌、可见光吸收性能以及比表面积大小等进行分析和测试。结果表明,改进的Stöber法制备出的球形SiO₂平均粒径约为200 nm,具有良好的分散性。SiO₂/g-C₃N₄复合粉体中SiO₂含量约为75%(质量分数)时,其比表面积最大,约为23.7 m²/g。同时,以罗丹明B和亚甲基蓝为目标污染物,在可见光照射下,探究了不同g-C₃N₄负载量SiO₂/g-C₃N₄复合粉体的光催化性能。结果表明,随着复合粉体中g-C₃N₄含量的降低,复合粉体的可见光催化活性反而逐渐升高,g-C₃N₄含量约为25%(质量分数)时复合粉体光催化降解罗丹明B和亚甲基蓝效果最好。原因可归结为,复合粉体的强吸附增强了可见光催化性能。     

基于g-C3N4/BiOBr光催化剂的海产养殖水体抗生素的降解

采用热聚合/液相法制备四种含量不同的g-C₃N₄/BiOBr光催化剂,并研究了其降解盐酸四环素(TCH)的性能和途径。研究表明,四种g-C₃N₄/BiOBr复合材料对TCH的光降解效率均高于商品g-C₃N₄催化剂;2D/2D结构的4-g-C₃N₄/BiOBr表现出最高的光利用率和最佳的光催化活性;光反应60 min内对TCH的去除率为94.61%、降解率为93.29%,其拟合的表观反应速率常数最高(0.037 min^-1),是商品g-C₃N₄的1.68倍,且循环利用5次后对TCH的降解率仍可达83.67%;此外,对g-C₃N₄/BiOBr光催化剂降解TCH的反应机理进行了分析。     

固相反应合成ZnO/g-C3N4光催化剂及光催化性能

以乙酸锌、氢氧化钠和g-C₃N₄粉末为原料,并添加十二烷基苯磺酸钠粉末作为表面活性剂,采用室温固相研磨法制备了ZnO/g-C₃N₄光催化剂。并研究了复合材料的光催化性能。研究结果表明,经固相研磨后,会形成ZnO/g-C₃N₄复合材料,g-C₃N₄充分细化成薄片状。添加十二烷基苯磺酸钠粉末促进了g-C₃N₄发生相变。当g-C₃N₄含量较低时,产物的形貌呈现为纳米花,实际上是因为大量的氧化锌纳米片负载到g-C₃N₄片上。当g-C₃N₄含量较高时,产物为二维纳米片,由氧化锌纳米颗粒负载到g-C₃N₄片上。合成的ZnO/g-C₃N₄复合材料对亚甲基蓝表现出良好的可见光催化活性。     

g-C3N4/Fe3O4/MnO2光催化剂制备及光催化性能研究

以尿素和铁盐为原料，负载了MnO₂，利用原位沉淀法与煅烧法制备g-C₃N₄/Fe₃O₄/MnO₂复合材料。使用XRD、FT-IR、UV-Vis DRS对合成的部分光催化剂进行表征。结果表明：g-C₃N₄为类石墨的层状结构，Fe₃O₄和Mn O₂通过分子间作用力与g-C₃N₄复合。在不同反应条件下的可见光诱导的光催化实验表明，当m(Mn)∶m(g-C₃N₄/Fe₃O₄)=1∶1时，g-C₃N₄/Fe₃O₄/MnO₂复合材料具有出色的降解污染物的能力，其中光降解反应的优化条件为g-C₃N     

石墨相氮化碳光催化剂研究进展

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种可见光响应的半导体聚合物光催化剂,具有廉价易得、化学稳定性好、无毒无害以及合适的禁带宽度和能带位置等优点,但也存在只能吸收波长小于475nm的光且光生载流子复合严重等问题,需要对其进行改性来提高光催化能力。本文在介绍g-C₃N₄的结构、特性和制备方法的基础上,着重评述了g-C₃N₄在形貌调控、半导体复合、元素掺杂、分子掺杂和染料敏化等改性手段方面的研究进展以及在降解有机污染物、分解水制氢、还原CO₂和有机合成等方面的应用。最后指出g-C₃N₄未来的研究方向在于用多种手段共同改性g-C₃N₄、拓展g-C₃N₄在光催化领域的应用和深入进行机理研究等方面。     

Facile ultrasonic-assisted synthesis of micro–nanosheet structure Bi4Ti3O12/g-C3N4 composites with enhanced photocatalytic activity on organic pollutants

The Bi₄Ti₃O₁₂/g-C₃N₄ composites with microsheet and nanosheet structure were prepared through facile ultrasonic-assisted method. The SEM and TEM results suggested that the nanosheets g-C₃N₄ were stacked on the surface of regular Bi₄Ti₃O₁₂ sheets. Comparing with pure Bi₄Ti₃O₁₂ and g-C₃N₄, the Bi₄Ti₃O₁₂/g-C₃N₄ composites showed significant enhancement in photocatalytic efficiency for the degradation of RhB in solution. With the mass ratio of g-C₃N₄ increasing to 10 wt%, the Bi₄Ti₃O₁₂/g-C₃N₄-10% presented the best photocatalytic activity. Its photocatalysis reaction constant was approximately 2 times higher than the single component Bi₄Ti₃O₁₂ or g-C₃N₄. Meanwhile, good stability and durability for the Bi₄Ti₃O₁₂/g-C₃N₄-10% were confirmed by the recycling experiment and FT-IR analysis. The possible mechanism for the improvements was the matched band positions and the effective separation of photo-excited electrons (e^-) and holes (h⁺). Furthermore, based on the results of active species trapping, photo-generated holes (h⁺) and superoxide radical (·O₂^-) could be the main radicals in reaction.     

g-C3N4的改性策略以及g-C3N4/Ti3C2异质结研究进展

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）禁带宽度约为2.7 eV，具有可见光响应能力。由于其良好的热和化学稳定性，且形貌和化学结构可调，在光催化领域应用广泛。但由于其带隙宽，对可见光响应范围窄，且光生载流子的复合率高，导致其光催化效率低，可通过改性来改善。本文综述了对g-C₃N₄形貌调控、掺杂和构建异质结等改性策略，以及g-C₃N₄/Ti₃C₂异质结的作用机理、制备方法和在光催化析氢、有机物降解及合成等领域的应用。     

Research progress on modification strategy of g-C3N4 and g-C3N4/Ti3C2 heterojunction

Graphite phase carbon nitride (g-C₃N₄) is a kind of metal-free semiconductor material with a forbidden band width of about 2.7 eV and has visible light response capability. Attributed to its good thermal and chemical stability, adjustable morphology and chemical structure, it is widely used in the field of photocatalysis. However, due to its low specific surface area and wide band gap, its response range to visible light is narrow and the recombination rate of photogenerated carriers is high, resulting in a low photocatalytic efficiency, which can be effectively improved by modification. The two-dimensional material Ti₃C₂ has a narrower band gap compared with other semiconductor materials, and the heterogeneous junction between Ti₃C₂ and g-C₃N₄ is expected to obtain a wider range of visible light absorption and higher photocatalytic efficiency. This article reviews the modification methods of g-C₃N₄ including morphology control, doping and constructing heterojunctions, as well as the action mechanism, preparation methods and applications of g-C₃N₄/Ti₃C₂ heterojunction in photocatalytic hydrogen evolution, organics degradation and synthesis, etc.     

Ag/g-C3N4光催剂的构建及降解7-氨基头孢烷酸机理

研究了Ag/g-C₃N₄光催化剂的制备及降解7-氨基头孢烷酸的性能和机理。通过贵金属表面沉积法制备 Ag/g-C₃N₄光催化剂，利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）研究催化剂的形貌和微观结构，通过X光射线能谱（XRD）研究催化剂的晶体结构，采用红外光谱（FTIR）研究催化剂的表面化学官能团，紫外可见光谱（UV-vis）研究催化剂的能带结构和光学性质，通过光催化降解7-氨基头孢烷酸评价Ag/g-C₃N₄的催化性能。结果表明，本研究制备得到了高纯度和高催化性能的Ag/g-C₃N₄光催化剂，与单体g-C₃N₄相比，Ag/g-C₃N₄的吸光性能得到了明显提升，光生电子-空穴的分离和传输性能得到了增强。可见光照射120min时，7%-Ag/g-C₃N₄对7-ACA的降解效率约为78.55%，是单体g-C₃N₄降解效率的1.38倍。本研究为拓宽g-C₃N₄基催化剂在光催化领域的应用提供了崭新的研究思路。     

CeO2/g-C3N4复合光催化剂的制备及其性能研究

采用高温聚合有机物前驱体的方法,以三聚氰胺为前驱体,制得类石墨型氮化碳(g-C₃N₄)粉末,采用水热法制得CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂,对其进行了表征,考察了CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂在可见光下处理亚甲基蓝的性能,并对CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂进行回收实验、吸附实验以及光催化动力学分析。结果表明,CeO₂/g-C₃N₄中g-C₃N₄和CeO₂分别为石墨相和萤石相,复合CeO2使得g-C₃N₄的吸附性能有了大的提高,15 min能达到吸附平衡,吸附82.5%的亚甲基蓝;45 min后对亚甲基蓝处理率达到99.45%,远远快于g-C₃N₄。CeO₂/g-C₃N₄在5次使用后仍然可以保持73.1%的净化效果。亚甲基蓝处理过程包括吸附和光解2部分,光解反应符合一级动力学方程。     

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。