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1.
采用水热法将TiO2纳米片修饰在中空管状g-C3N4上制备了TiO2/g-C3N4(T-CN)复合催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和光电流响应等对其形貌、结构和光物理性能进行了表征。结果表明,TiO2纳米片均匀地分散在中空管状g-C3N4表面,两者紧密结合形成异质结。TiO2与g-C3N4的质量比为20%时制得的T-CN-20复合催化剂在60 min内对U的去除率为85.64%,是纯相g-C3N4的6.7倍。在10倍高浓度阳离子共存条件下的去除率仍大于69.8%,且具有优良的结构稳定性。对光催化产物分析可知,T-CN将U还原为难溶的U(63.68%)以去除铀,可有效解决含铀核废水中的U污染问题。根据能带理论分... 相似文献
2.
首先以尿素和葡萄糖为前驱体,通过热缩合方法制备了C/g-C3N4,然后利用溶剂热法合成C/g-C3N4/MoS2三元复合材料。通过不同的手段对其进行了表征,结果表明,与C/g-C3N4相比,该三元复合材料不仅具有更强的光吸收性能和更大的表面积,而且更有利于电子的转移。同时对其可见光催化降解甲基橙性能进行研究,结果发现,C/g-C3N4/MoS2-2.0%复合材料(含有质量分数为2.0%的MoS2)表现出最高的反应速率常数(0.0086 min-1),分别为g-C3N4/MoS2-2.0%(0.0015 min-1)和C/g-C3N4(0.0036min-1)的5.7倍和2.3倍。 相似文献
3.
以三聚氰胺、硝酸铈为原料,通过高温煅烧法制备了不同CeO2含量的片层状g-C3N4/CeO2,通过XRD、FT-IR、XPS等对系列g-C3N4-CeO2材料进行了表征,考察了材料在可见光(λ≥420nm)条件下降解盐酸四环素(TC)的光催化活性。与单纯的g-C3N4相比,g-C3N4/CeO2-30%具有更优异的光催化性能,这是由于g-C3N4-CeO2间的异质结作用促进了光生电子和空穴分离。自由基捕获实验证实·O-2在催化反应过程中起到主要作用,并提出了相应的光催化机理。 相似文献
4.
我们通过原位还原的方法将吸附在g-C3N4表面上Cu2+还原,制备出Cu2O/g-C3N4复合材料,并利用XRD、SEM、FT-IR、XPS等分析手段表征Cu2O/g-C3N4.表征结果显示:Cu元素主要以Cu2O的形式吸附在g-C3N4载体上.另外,还考察了Cu2O/g-C3 N4在“一锅法”合成吲哚-2-甲酸乙酯的反应中的催化性能.结果表明:即使在较低的催化担载量和温和的反应条件下,Cu2O/g-C3 N4仍能表现出良好的催化性能并获得44.1%的收率. 相似文献
5.
采用共沉淀-回流法制成g-C3N4/Fe3O4/BiOI磁性复合材料作为异相光助芬顿(Fenton)催化剂。运用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和N2吸附-脱附等手段分别对催化剂的形貌、结构、组成、磁性和比表面积等进行了表征,并以罗丹明B(RhB)为模型污染物考察了材料的可见光催化性能。实验结果表明,当BiOI的负载质量为50%时,在可见光照射下,复合材料具有最好的光催化性能,180 min内对RhB的降解效率可达到99.20%。较高的光催化性能归因于所制备材料对RhB较强的吸附、强烈的可见光响应以及异质结构促进了光生载流子的分离。进一步在光催化体系中加入适量的H2O2后,可极大提高三元复合材料可见光助Fenton降解RhB的效率,30 min内即可达到98.44%,这得益于体系中发生Fenton反应产生较多具有强氧化性的羟基自由基,同时光生电子可加速Fe3+ 相似文献
6.
水污染对人类健康和生态环境造成了严重的危害,引起了人们广泛关注.半导体光催化技术被认为是一种去除废水中有机污染物的有效方法.近年来,石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种无金属的光催化剂,具有合适的带隙能(Eg≈2.7eV)、良好的化学稳定性、较好的热稳定性、无毒以及强的还原电位(ECB≈-1.3eV)等特点,表现出较好的光催化活性.但由于g-C3N4光生载流子复合快和量子效率低,限制了其实际应用.因此,研究者们开发了各种有效的方法来克服上述缺点,如调控形貌、掺杂离子、沉积贵金属和构建异质结等.其中,构建梯型(S型)异质结已被证实是提高复合材料光催化活性的一种有效策略.S型异质结的形成不仅有效地加速光生电子和空穴的分离和迁移,而且还增强了光生载流子的氧化还原能力.除了电子结构外,异质结的界面电阻直接影响着光生载流子的分离效率,从而决定光催化活性强弱.据报道,具有高导电性的"电子传递介质"或"电子桥"可有效地降低载流子迁移过程中的界面阻力.过渡金属磷化物具有优良的导电性、低廉的价格和无毒的特性,完全满足电子桥的要求,成为电子桥的最佳候选材料之一.结合S型异质结和电子桥的优势,本文采用沉积-沉淀法制备了一种新型的S型BiOBr/Ni2P/g-C3N4异质结.在可见光(λ≥400 nm)下,该催化剂对甲基橙和罗丹明B的降解活性明显优越于BiOBr/g-C3N4.这主要归因于电子桥Ni2P和S型异质结的协同效应.密度泛函理论计算表明,电子从BiOBr通过电子桥Ni2P转移到g-C3N4.在可见光照射下以及界面内建电场的驱动下,带边缘弯曲和库仑相互作用协同促进了复合物中相对无用的电子和空穴的重组,从而保留了较强氧化还原能力的电子和空穴.活性氧捕获实验、电子顺磁共振光谱和电流-电压曲线结果进一步证明,光催化剂中的电荷迁移方式遵循S型异质结的迁移机制.综上,本文不仅为S型光催化剂的设计提供了有效策略,也为界面载流子的快速分离和迁移提供了切实可行的途径. 相似文献
7.
光催化降解有机染料被认为是目前解决染料污染问题的一种理想策略。首先以三聚氰胺、氧化石墨烯(GO)和中空ZnFe2O4为前驱体通过热处理来构建3D结构ZnFe2O4/g-C3N4/rGO骨架;然后将银(Ag)作为助催化剂固定在ZnFe2O4/g-C3N4/rGO骨架上,制备了3D结构ZnFe2O4/g-C3N4/rGO@Ag复合光催化剂。并采用傅里叶变换红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对材料的结构、形貌与化学组成进行了表征。结果表明,ZnFe2O4/g-C3N4/rGO@Ag复合催化剂在可见光的照射下对罗丹明B (RhB)的降解活性显著增强,在可见光照射下20... 相似文献
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以尿素和钨酸铵为原料采用浸渍法制备了金属氧化物三氧化钨(WO3)与石墨相氮化碳(g-C3N4)异质结复合材料WO3/g-C3N4。采用XRD、UV-vis、SEM、PL和XPS表征手段考察了催化剂的理化性质,发现WO3与g-C3N4存在较好的相互作用和电子转移,保证了WO3/g-C3N4本身所具有较高的氧化脱硫活性。以WO3/g-C3N4作为催化剂,过氧化氢异丙苯为氧化剂,考察其光催化氧化脱硫性能,在反应温度80℃,O/S物质的量比为3.0的反应条件下,反应180 min,二苯并噻吩(DBT)转化率可以达到72.79%。通过游离基捕获实验,发现超氧自由基(·O2-)、电子(e-)、羟基自由基(·OH)起到了促进反应速率的作用,并对该体系的反应机理进行了探讨。 相似文献
9.
通过焙烧-超声混合法成功地制备了BiOBr/g-C3N4S型异质结复合光催化剂。采用多种表征手段对样品物理属性进行了表征,包括X射线多晶粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)。研究了所制备样品有/无Fe3+的光-自芬顿催化/光催化降解罗丹明B(RhB)性能。通过捕获实验确定了光催化反应中的主要活性物种,提出了光-自芬顿反应的降解机理。研究结果表明,BiOBr/g-C3N4S型异质结能原位生成H2O2,添加Fe3+后,H2O2被原位活化成活性物种且光生电流和载流子分离效率获得显著提高。该光-自芬顿过程能高效降解RhB,其反应速率常数为0.208 min-1,约为无Fe3+光催化反应速率常数的5.3倍,在光-自芬顿循环使用过程中表现出良好的稳定性。Fe... 相似文献
10.
以尿素和KMnO4为原料,采用一步热聚合法制备了K、 Mn共掺杂g-C3N4复合催化剂,并将其应用于光催化CO2还原. XRD、 FT-IR、 TEM-EDS、 XPS表征结果表明, K和Mn元素成功地共掺杂到g-C3N4骨架构成n-π*共轭形式,部分Mn元素以MnO2的形式存在.通过色谱对产物进行检测,所有样品的主要产物为CO和CH4,其中K、Mn共掺杂g-C3N4样品较纯的g-C3N4样品表现出更高的CO和CH4产率,最高分别是纯g-C3N4的1.82倍和2.18倍.表征发现, K、 Mn共掺杂g-C3N4复合催化剂的CO2还原性能的提升得益于扩展的可见光利用率和光致载流子的加速分离和转移. 相似文献
11.
用化学沉淀法制备中空管状g-C3N4/Ag3PO4复合催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱对其结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明:Ag3PO4纳米颗粒均匀地分散在中空管状g-C3N4表面,两者紧密结合形成异质结。研究复合催化剂在可见光照射下降解盐酸四环素(TC)的光催化活性。结果显示:复合催化剂在80 min内对TC的降解率为98%,其降解反应速率常数是纯相Ag3PO4的3倍。经过5次循环实验后复合催化剂对于TC的降解率仍保持87%,具有优良的循环稳定性。捕获实验表明空穴(h+)和超氧负离子(·O-2)是光催化反应过程中的主要活性物种。根据能带理论,提出了复合催化剂异质结的Z型光催化机理。 相似文献
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以三聚氰胺固体粉末为原料,采用一步热聚合法合成了g-C3N4材料;在此基础上利用酸处理氧化法合成氧掺杂氮化碳O-g-C3N4材料;利用溶剂热法合成Cu/O-g-C3N4复合材料。对所制备材料进行了FTIR、XRD、XPS、SEM等表征,并作为光催化剂用于光催化降解实验,以罗丹明B作为目标污染物,初步探讨了降解动力学过程和降解机理。实验结果表明,此方法合成的复合材料反应活性位点丰富且分散均匀,表现出较强的催化和可循环性能。其中其中掺杂硫酸铜质量比约为6%的Cu/O-g-C3N4(CuCN-Ⅱ)复合材料光催化降解性能最佳,在光照180 min内对罗丹明B的降解率可以达到98%以上,同时复合材料具有良好的稳定性。 相似文献
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通过水热和原位还原法制备了一种新型Z型异质结三元复合材料Au NPs/g-C3N4/BiOBr,并通过X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱和光致发光发射光谱等技术对材料的形貌、结构进行了表征。通过在可见光下降解苯酚来评价光催化剂的活性。研究发现,Au NPs/g-C3N4/BiOBr显示出增强的光催化活性,对苯酚的降解能力是g-C3N4的3倍,是BiOBr的2.5倍。这可归因于三元复合材料的窄带隙(2.10eV)、Z型机理对光生电子-空穴对的有效分离和Au纳米颗粒的表面等离子体共振效应(SPR)。 相似文献
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采用尿素热缩合法制备了氮化碳(g-C3N4),经H2O2、NH3·H2O处理、浸渍法负载Fe制得改性Fe/g-C3N4,对比研究了改性前后催化剂的CO加氢性能。结合XRD、SEM、FT-IR、CO2-TPD、CO-TPD、H2-TPR、接触角测试和N2物理吸附-脱附等系列表征,探究了表面预处理对Fe/g-C3N4催化剂织构性质以及CO加氢产物分布的影响。结果表明,不同改性方法对催化剂的织构性质和CO加氢性能影响显著。尿素热缩合法制备的g-C3N4具有典型蜂窝状结构,Fe与g-C3N4相互作用较强,且高度分散;改性前后样品均呈亲水性,且H2O2、 NH3·... 相似文献
15.
随着化石燃料快速消耗和环境污染日益严峻,高效光催化产氢技术作为最有前景的绿色能源技术之一而备受关注.作为典型的2D纳米片,g-C3N4具有很多适合应用在光催化领域的特性,如可见光效应、大比表面积和环境友好等,但单一g-C3N4的载流子复合率高,光催化性能不佳.研究者尝试负载贵金属(如Pt,Ag,Au等),利用贵金属功函数较高,可以快速捕获g-C3N4表面的光生电子,从而有效抑制光生载流子的复合;但其成本较高,限制了该技术的产业化.目前类金属材料(MoO2,NbO2,WO2等)不仅表现出类似贵金属的特性,且价格低廉,有望替代贵金属.因此,引入类金属助催化剂是实现高载流子浓度和宽光谱照射下强光子吸收的好方法.本文设计并制备了类金属WO2/g-C3N4纳米复合物,其表现出了较好的光催化性能:在可见光照射2h,4 wt%WO... 相似文献
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通过热聚合法高温煅烧尿素得到g-C3N4纳米片,再以溶剂热法得到Bi OI/g-C3N4复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)等手段对Bi OI/g-C3N4纳米复合材料的微观结构和形貌进行了表征。通过滴涂法将Bi OI/g-C3N4复合材料修饰在玻碳电极(GCE)表面,构建了用于快速检测磺胺甲噁唑(SMX)的电化学传感平台,通过循环伏安(CV)和差分脉冲伏安(DPV)技术对SMX进行电化学分析,峰值电流随SMX浓度呈线性增加,线性范围为5~1000μmol/L,检出限为0.025μmol/L。采用加标回收法测定自来水样品中的SMX,加标回收率为90.0%~103.4%。 相似文献
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氢的能量密度高,易于储存和运输,因此,人工制氢已成为解决能源危机和环境污染问题的有效途径之一,开发可持续、温和、高效的制氢方法受到了广泛关注.在众多的制氢方法中,光催化水分解制氢已发展成为一种理想的制氢途径.然而受制于光催化剂的光响应范围窄、电荷分离效率低和活性位点少等问题,目前的光催化分解水制氢效率仍然处于一个较低水平,严重限制了其实际应用,因此,探究高效的光催化分解水材料的新体系与新机制成为解决上述问题的核心任务.ZnIn2S4是一种典型的具有可见光活性和化学稳定性的半导体,但由于光生电子的快速复合和严重的光腐蚀限制了其在光催化中的实际应用.本文采用界面工程,将ZnIn2S4,g-C3N4和Ti3C2 MXene材料耦合,设计构建了具有双异质结的2D/2D/2D三明治结构ZnIn2S4/g-C3N4/Ti3 相似文献
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以二氰二胺、硒粉和钨酸钠为前驱体,采用一锅法成功制备出Se掺杂WO3·0.5H2O/g-C3N4(Se/WCN)催化剂。并采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对样品的物相结构、形貌及化学组成进行表征。与原始的WO3和g-C3N4相比,Se/WCN催化剂的起始电位降到了-0.75 V(vs RHE),电流密度高达70 mA·cm-2,表现出更高的电催化活性。而光照后,Se/WCN的催化性能进一步提升,起始电位从-0.75 V(vs RHE)降至-0.65 V(vs RHE),电荷转移电阻由371.4Ω减小到310.0Ω。 相似文献
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采用简单固相法成功制备了CeTiO4/g?C3N4?x(CTO/CN?x,x g为g?C3N4的添加量)复合材料,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N2吸附-脱附测试、紫外可见吸收光谱(UV?Vis)及电化学测试对材料进行表征。研究发现:CeTiO4与g?C3N4层状纳米片紧密复合,并成功构建了界面异质结结构;形成CTO/CN?x复合相的光催化材料具有良好的可见光光响应性能,且光生空穴-电子对的分离和迁移率明显提高;通过太阳光模拟不同样品光催化降解有机污染物罗丹明B,降解140 min后复合材料CTO/CN?6表现出最高的光催化活性,反应速率常数为0.0202 min-1。其活性增强的主要原因是异质结结构的构筑降低了CTO光生载流子的复合几率,提高了光生载流子的迁移速率。 相似文献
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利用g-C3N4纳米片表面的氨基与膜基底材料氯甲基化聚醚砜(CMPES)的苄氯基团发生化学交联反应,再通过相转化法制备出g-C3N4/CMPES复合膜。系统研究了g-C3N4纳米片的添加对复合膜的结构、形貌及过滤、光催化、抗污染性能的影响,并探讨其光催化降解牛血清白蛋白溶液(BSA)的机理。研究结果表明:g-C3N4纳米片与膜基底材料通过化学键相连接,有效提高了复合膜的光催化性能和稳定性。由于g-C3N4纳米片的亲水性和光催化作用,使复合膜表现出优异的过滤性能和抗污染性能。 相似文献