In2S3/g-C3N4复合光催化剂的制备及其光催化降解四环素

本文分别采用热缩聚法和水热法合成了g-C₃N₄和In₂S₃,再用简单的机械研磨工艺制备出了In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂的晶体结构、形貌、微观结构和光学性质进行了表征,在可见光照射下,通过降解四环素(TC)来评价其光催化活性。结果表明,研磨比例为1∶4(摩尔比)的In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂表现出最佳的光催化性能,在氙灯下TC的光降解表观速率常数是0.025 1 min^-1,分别是In₂S₃和g-C₃N₄的2.9倍和1.6倍,在自然光下TC的光降解表观速率常数是0.010 4 min^-1,分别是In₂S₃和g-C₃N₄的2.6倍和1.4倍。In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂优异的光催化性能归功于载流子的高效迁移和分离以及增强的光吸收能力。本研究为设计和开发用于抗生素废水处理的可见光响应光催化剂提供了一条有前景的途径。     

N-TiO2/g-C3N4复合光催化剂的制备及其光催化性能

采用水热法制备N掺杂TiO2,将其与二氰二胺混合进行高温焙烧合成N-TiO2/g-C3N4复合光催化剂。采用XRD、UV-Vis、N2吸附-脱附和SEM等对催化剂进行微观结构表征,以200W氙灯模拟光源并过滤掉420nm以下的紫外光,对比研究TiO2、g-C3N4、N-TiO2和复合光催化剂对罗丹明B的可见光降解性能。结果表明,N掺杂后TiO2的禁带宽度降低,催化活性提高;而复合光催化剂可见光吸收边距相对N-TiO2进一步红移,禁带宽度为2.75eV,降解罗丹明B的一级动力学常数k可达0.12158min-1,是g-C3N4、N-TiO2的2倍;复合催化剂重复使用4次后,对罗丹明B的降解率仍达92%以上,表明催化剂具有较好的光催化活性和稳定性。     

Ag2O/g-C3N4复合材料的制备及其光催化性能研究

采用水热合成法制备Ag_2O/g-C_3N_4复合光催化剂,通过XRD、SEM、EDS等手段对其进行表征,以亚甲基蓝模拟目标污染物,考察光催化剂种类、投加量和MB初始浓度对光催化活性的影响。结果表明,Ag_2O沉积到g-C_3N_4的表面并发生明显的团聚,但未改变其晶体结构;在可见光照射180 min后,当Ag_2O/g-C_3N_4复合材料投加量为1. 0 g/L,MB初始浓度为15 mg/L时,MB的降解率达到最高为95. 97%;光催化降解过程符合准一级反应动力学模型;通过不同染料废水的降解实验分析,Ag_2O/gC_3N_4复合光催化剂具有广泛的适用性。     

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。     

g-C3N4/CQDs光催化材料的制备及性能

采用高温热解法制备了石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与碳量子点(CQDs)进行水热复合,得到g-C_3N_4/CQDs复合光催化剂。采用SEM、TEM、FTIR、XRD、UV-Vis/DRS、XPS、N2吸附-脱附等温线手段对制备的复合光催化剂进行了表征,以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/CQDs的可见光催化活性及稳定性。结果表明:与g-C_3N_4相比,g-C_3N_4/CQDs对可见光吸收强度增加,同时其吸收波长向可见光区发生红移;当CQDs含量为1.5%(以g-C_3N_4质量为基准)时,所得g-C_3N_4/CQDs光催化材料的催化活性最佳,其对Rh B的光催化降解率是54.5%,是g-C_3N_4光催化降解率的1.38倍,化学反应动力学拟合相关系数R2=0.9982。且g-C_3N_4/CQDs循环使用3次后,其催化降解率仍保持在50%以上。光催化机理研究表明,空穴(h+)、超氧阴离子自由基(·O2–)、过氧化氢分子(H2O2)和羟基自由基(·OH)都是光催化过程中的主要活性物种,四者氧化作用大小依次为:h+·O2– H2O2·OH。     

ZnO/g-C3N4复合材料的制备方法及研究

g-C3N4是一种新型的可见光催化材料,近年来得到了快速的发展.虽然g-C3N4具备吸收可见光的能力,化学稳定性好,但其存在狭窄的可见光响应范围,电导率低,比表面积小等问题,很大程度上限制了其应用.ZnO是一种N型半导体宽禁带氧化物,具有制备容易、操作简单、原料易得、无毒无害等特点.利用不同的方法,对其进行复合掺杂处理...     

BiOBr/g-C3N4光催化剂的制备及其LED紫光光催化活性

以五水硝酸铋、溴化钾和三聚氰胺为原料,采用溶剂热法制备了摩尔比不同的BiOBr/g-C3N4复合光催化剂,并进行了XRD、SEM和DRS表征分析.以50 W LED紫光灯为光源,采用罗丹明B为目标降解物考察了制备样品的光催化性能.结果表明:摩尔比为1∶1的BiOBr/g-C3N4复合光催化剂的具有最优的光催化性能.机理实验结果表明:超氧自由基(O2·-)和空穴(h+)为BiOBr/g-C3N4复合光催化剂光催化过程最为主要的活性物种.     

g-C3N4/TiO2光催化复合材料光催化活性提升路径研究

由于g-C3N4存在着表面积小、光生载流子复合严重等问题,限制了光催化材料的光催化活性,故以g-C3N4/TiO2光催化复合材料为实验对象,提出g-C3N4/TiO2光催化复合材料光催化活性提升路径研究.选取适当的实验试剂与仪器,并对试剂进行一定的处理,制备g-C3N4纳米片、TiO2纳米片与g-C3N4/TiO2光催...     

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.     

Boosted Activity of g-C3N4/UiO-66-NH2 Heterostructures for the Photocatalytic Degradation of Contaminants in Water

The combination of graphitic carbon nitride and the metal-organic framework UiO-66-NH₂ has been developed with the aim to enhance the photocatalytic activity of pure semiconductors. Different proportions of g-C₃N₄ and UiO-66-NH₂ were combined. Complete characterization analysis of the resulting photocatalytic materials was conducted, including N₂ adsorption isotherms, XRD, FTIR, STEM-EDX microscopy, DRS-UV-visible, and photoluminescence. The photocatalytic activity was tested in an aqueous solution for the removal of acetaminophen as the target pollutant. From the obtained results, less than 50% of UiO-66-NH₂ incorporated in the g-C₃N₄ structure enhanced the photocatalytic degradation rate of both bare semiconductors. Concretely, 75% of g-C₃N₄ in the final g-C₃N₄/UiO-66-NH₂ heterostructure led to the best results, i.e., complete acetaminophen elimination initially at 5 mg·L⁻¹ in 2 h with a pseudo-first order rate constant of ca. 2 h⁻¹. The presence of UiO-66-NH₂ in the g-C₃N₄ enhanced the optoelectronic properties, concretely, the separation of the photo-generated charges was improved according to photoluminescence characterization. The better photo-absorption uptake was also confirmed by the determination of the quantum efficiency values of the heterostructure if compared to either pure g-C₃N₄ or UiO-66-NH₂. This photocatalyst with the best activity was further tested at different pH values, with the best degradation rate at a pH close to the pH_pzc ~4.15 of the solid. Sequential recycling tests demonstrated that the heterostructure was stable after five cycles of use, i.e., 15 h. A high contribution of photo-generated holes in the process of the degradation of acetaminophen, followed marginally by superoxide radicals, was suggested by scavenger tests.     

BiOCl/g-C3N4异质结催化剂可见光催化还原CO2

以KCl、Bi（NO₃）₃和类石墨氮化碳（g-C₃N₄）为前体,采用水热法成功制备了BiOCl/g-C₃N₄异质结光催化剂,并进行可见光催化还原CO₂,考察了催化剂的活性及稳定性,同时研究BiOCl：g-C₃N₄（摩尔比）、催化剂用量和光照强度对光催化还原CO₂的影响。结果表明,在水蒸气的存在下,BiOCl/g-C₃N₄较纯BiOCl和g-C₃N₄具有更高的光催化还原CO₂活性,在催化剂用量为0.1 g,光照强度为2.413×10^-6 einstein·min^-1·cm^-2,BiOCl：g-C₃N₄摩尔比为1：1的异质结催化剂显示了最高的光催化还原CO₂活性,且可见光催化剂在5次套用实验后其活性基本不变。基于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）、比表面积测试（BET）和紫外-可见（UV-vis）吸收光谱表征,可以推断BiOCl和g-C₃N₄之间形成的p-n结能有效分离光生电子和空穴,是增强光催化剂活性的主要原因。     

一步煅烧法制备g-C3N4/TiO2复合材料及其对NOx的光催化性能

将工业偏钛酸浆料和尿素混合均匀后高温煅烧制备g-C3N4/TiO2光催化复合材料,对其结构进行了表征,以NO为目标物、波长430~470 nm的12 W LED灯为光源,用对NO的去除率评价复合材料的气相光催化活性. 结果表明,所制样品为氮掺杂TiO2与g-C3N4/TiO2的复合物. 复合材料的最佳制备条件为尿素与偏钛酸质量比2:1, 450℃下煅烧1 h,该条件下样品产率最高,对NO的去除率达48.40%.     

MoO3/g-C3N4复合材料的制备及光催化性能

以三聚氰胺和四水合钼酸铵为前驱体,采用水热法制备了MoO₃/g-C₃N₄复合光催化剂。利用X-射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）及紫外-可见漫反射仪（DRS）等对制备的样品进行了表征。表征结果显示,棒状的三氧化钼负载在层状C₃N₄表面,复合材料的光吸收能力有一定的增强。材料可见光催化降解亚甲基蓝（MB）溶液的实验表明,三氧化钼和g-C₃N₄所复合产生的异质结具有较好的吸收光强度及催化降解性能,尤其是5%（质量分数）MoO₃/g-C₃N₄复合材料光催化降解率最好,达到95.7%,高于纯三氧化钼和g-C₃N₄。自由基与空穴捕获实验表明,·O₂^-是光催化反应中的主要活性物种。MoO₃/g-C₃N₄复合材料在4个循环周期内表现出了优异的稳定性。     

Fe_3O_4/SiO_2核壳复合磁性微球的制备和表征

以溶剂热法制备的高磁饱和强度Fe3O4纳米颗粒为核,正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用Stber方法,在乙醇/水溶液中,通过氨水催化水解硅醇盐,制得核壳结构的Fe3O4/SiO2复合磁性微球。对制备的样品的物相结构、形貌和磁性能进行了测试表征。结果表明:制备的Fe3O4/SiO2磁性微球呈球形,粒径分布均一,SiO2壳层圆整光滑,厚度为40~70nm。X射线衍射分析显示,Fe3O4/SiO2磁性微球具有尖锐的Fe3O4特征衍射峰,表明包覆过程没有破坏Fe3O4的晶体结构,其室温下的磁滞回线呈顺磁性,且比饱和磁化强度为30A·m2/kg。此外,对SiO2壳层的包覆机理进行了探究。     

g-C3N4的制备及其对环氧树脂复合材料性能的影响

以尿素为原料采用热剥离法制备类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）,经傅里叶变换红外光谱与X射线衍射共同证明目标产物制备成功。将g-C₃N₄与环氧树脂E51混合制备多功能E51/g-C₃N₄ （CNE）复合材料。热重分析表明,与E51相比,CNE复合材料的失重10%温度和失重50%温度以及残炭量增加,热稳定性提高。动态热机械分析测试表明,CNE复合材料在室温的储能模量低于E51,而玻璃化转变温度高于E51。冲击性能测试表明,g-C₃N_{4质量分数为}3%时,CNE复合材料的冲击强度比E51提高了43.5%。电导率测试表明,g-C₃N_{4质量分数为}4%时,复合材料的电导率从E51的3.7 S/cm提高至11.3 S/cm。微型燃烧量热测试表明,复合材料的热释放速率峰值较E51明显减小,阻燃性能提高。     

特殊形貌g-C3N4基光催化材料的研究进展

特殊形貌石墨相氮化碳（g-C₃N₄）基材料具有多级结构、可调变的短程电子传递路径等特点,能较好地解决传统g-C₃N₄基材料存在的比表面积小、可见光利用效率低以及光生载流子易复合等问题,因而具有广阔的发展前景和应用潜力。本文对管/棒/阵列、多孔微球、凝胶和仿生形貌等特殊形貌g-C₃N₄基光催化材料的研究进展进行了系统评述,并对该类材料的形貌与催化功能之间的构效关系进行了分析和总结。指出目前该类材料的研究尚处于起步阶段,还存在着形貌数量种类偏少、合成方法较少、构效关系认识不够深入等问题。因此,该领域未来应该在拓展形貌种类、调控能带位置、光生载流子转移机理和分子模拟等方面进行深入研究,为高性能光催化剂的研制提供更好的思路。     

g-C3N4/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-C3N4/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-C3N4/ZnO的光催化机制。运用XRD、FT-IR、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-C3N4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-C3N4的质量分数为19%时,复合材料降解MB的反应速率常数为0.0206min-1,是纯g-C3N4的3.8倍。催化剂重复使用5次,仍保持较高的催化活性。