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。     

g-C3N4/BiVO4异质结的制备及其在环境治理中的应用

通过负载法成功制备了g-C₃N₄/BiVO₄异质结,采用XRD、SEM、BET、UV-Vis DRS、Mott Schottky、SPV等技术对样品的结构与性质进行分析,以光催化降解RhB和光催化还原CO₂评价其光催化活性。结果表明,g-C₃N₄和BiVO₄能带结构匹配,能够组成“Z”型异质结,并有效提高光生载流子的分离效率,同时保留g-C₃N₄导带电子较强的还原性和BiVO₄价带空穴较强的氧化性,最终提高光催化活性,其中当g-C₃N₄的负载量为3%时,样品展现了最佳的光催化活性,在光催化降解RhB实验中,经过180min光照后,降解率达到95.3%,反应速率常数达到0.0166min^-1;而在光催化还原CO₂的实验中,经过4h光照后,CO和O₂的产量达到70....     

煤基碳量子点/氮化碳复合材料制备及其光催化还原CO2性能

以太西无烟煤为原料，采用化学氧化法制备煤基碳量子点(C-CQDs)，进一步以C-CQDs和尿素为前体，原位复合制备得到煤基碳量子点/氮化碳(C-CQDs/g-C₃N₄)复合材料。采用TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis、PL等手段对样品结构性能进行了表征和分析，进而考察了其在光催化还原CO₂合成甲醇过程的催化性能。研究表明：C-CQDs均匀地负载在g-C₃N₄的表面，且掺杂适量的C-CQDs有利于提高C-CQDs/g-C₃N₄的光催化活性，当可见光照12 h时，其光催化还原CO₂甲醇产量最高可达28.69 μmol/(g cat)，约为相同条件下纯石墨相g-C₃N₄作用时甲醇产量的2.2倍。     

TiO2–g-C3N4/BMMS光催化氧化脱硫催化剂

为了提高TiO₂的光催化氧化脱硫(PODS)活性,利用负载和复合的协同作用,将TiO₂与g-C₃N₄复合,并负载于双介孔二氧化硅(BMMS)上,制备了TiO₂–g-C₃N₄/BMMS。以含二苯并噻吩(DBT)的十二烷溶液为模拟油,评价了催化剂的催化性能;优化了反应条件并提出了催化反应机理。结果表明:TiO₂–g-C₃N₄/BMMS具有明显的双介孔结构,TiO₂与g-C₃N₄已实现复合并负载于BMMS上,TiO₂–g-C₃N₄活性组分在载体上分散良好,与单一TiO₂相比对光的吸收能力增强,催化活性有明显提高,优化后的反应条件为,催化剂用量3%(质量分数),O/S摩尔比为10:1,萃取剂与模拟油体积比为1:1,此时脱硫率可达96.6%,且重复使用8次后脱硫率仍保持85%以上,PODS过程中的主要活性中间物种是·O₂^–和h⁺。     

g-C3N4/TiO2复合材料的制备及可见光催化降解硝基苯

采用原位合成法在TiO₂纳米管上沉积g-C₃N₄对材料进行改性,通过改变尿素的质量浓度制备了一系列不同负载量的g-C₃N₄/TiO₂复合材料(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g·L^-1 g-C₃N₄/TiO₂ NTs),然后在可见光条件下考察了g-C₃N₄/TiO₂复合材料光催化降解硝基苯的性能,并对材料做了相关的表征分析和自由基清除实验。结果表明：将g-C₃N₄负载到TiO₂纳米管上可以显著提高光催化活性,可能是由于g-C₃N₄和TiO₂之间形成了异质结,延长了载流子的寿命,阻碍了电子与空穴的复合,从而提升了复合材料的光催化活性。     

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     

MoO3-x负载蜂窝状氮化碳的制备及其光热协同催化CO2还原性能研究

在传统光催化CO₂反应中引入热能是提高转化效率的新方法。通过一锅法将含氧空位缺陷的MoO₃(MoO_3-x)均匀负载在蜂窝状氮化碳(NCN)表面,成功制备出不同MoO_3-x比例的MNCN复合催化剂。通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、紫外可见漫反射光谱、傅立叶变换红外光谱等手段对复合材料进行表征;在全光谱照射下,复合样品MNCN-1.0光热催化CO₂表现出优秀的性能,CO和CH₄的产率分别达到25.35μmol/(g·h)和1.80μmol/(g·h)。这是由于MoO_3-x独特的性质使其在全光谱反应中提高反应温度,促进温度场与光场的协同作用,提高了光催化的反应效率。     

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。     

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。     

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...     

CeO2改性WO3/g-C3N4光催化氧化脱硫性能

以钨酸铵、六水硝酸铈、尿素为原料,采用熔融法制备CeO₂-WO₃/g-C₃N₄催化剂,并对样品进行XRD、UV-Vis、TEM、PL和XPS表征。结果表明：CeO₂的引入可以提高WO₃在g-C₃N₄上的分散度,抑制光生电子空穴对的复合,同时Ce⁴⁺/Ce³⁺良好的储氧放氧能力有利于氧空位和活性氧的生成,从而有利于WO₃/g-C₃N₄催化剂的催化性能。在以高压钠灯模拟可见光源的条件下,以过氧化羟基异丙苯为氧化剂,考察了CeO₂的加入量对催化剂氧化二苯并噻吩(DBT)性能的影响,结果表明：最佳的CeO₂引入量为5%(质量分数),在80℃、氧硫摩尔比(O/S)为5.0的反应条件下,反应180 min时DBT在WO₃/g-C₃N₄和CeO₂-WO₃/g-C₃N₄催化剂的作用下转化率分别为72.9%和86.4%,且改性后的催化剂可以循环使用8次而催化活性没有明显降低。     

g-C3N4基材料在光催化中的应用

近些年来，随着工业进步和科技发展，能源与环境问题日益严峻。为了实现可持续发展，研究者们不断探索绿色环保的新兴技术。光催化技术利用完全清洁的太阳能，能够实现产氢、还原CO₂、降解有机污染物等多种反应过程，完全满足当代社会可持续发展的要求，而且较传统技术相比有很大的优势。g-C₃N₄具有独特的层状结构、化学稳定性高，禁带宽度适中(～2.7 eV)，是环境友好的光催化剂。为了对g-C₃N₄的光催化性能进行更好的提升，一般通过元素掺杂、复合改性等方法对g-C₃N₄改性和修饰。对光催化和氮化碳的基本情况进行了简要的介绍，并对未来发展方向作出了展望。     

过硫酸盐协同g-C3N4光催化降解酮洛芬的研究

以尿素为原料,采用热聚合法合成光催化剂石墨相氮化碳(g-C₃N₄),并研究其光催化剂性能。通过X射线衍射仪(XRD)、自带能谱分析的扫描电镜(SEM-EDS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG/DTG)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis DRS)等对光催化剂的结构、形貌、表面官能团、热稳定和光学性能进行表征分析。考察了g-C₃N₄的合成温度、g-C₃N₄质量浓度、过硫酸钠(SPS)质量浓度、酮洛芬(KTP)初始质量浓度、溶液初始pH、降解时间及催化剂循环使用次数等因素对光催化降解KTP的影响。结果表明,500℃合成的g-C₃N₄呈片状多孔纳米结构,具有最佳的光催化性能;在光照功率为35 W、pH为9、SPS初始质量浓度为1.20 g/L、g-C₃N₄质量浓度为1.00 g/L、降解时间为150 min时,初始质量浓度为2 mg/L的KTP的降解率为96...     

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。     

g-C3N4/泡沫陶瓷的光催化烟气脱硫性能

采用XRD和FT-IR对制备的g-C₃N₄光催化剂进行表征,使用气固光催化反应器考察60 ℃条件下g-C₃N₄/泡沫陶瓷的SO₂光催化氧化性能,包括吸附性能和光催化脱硫活性。结果表明,负载g-C₃N₄光催化剂的泡沫陶瓷,对SO₂的吸附容量性能大大提高;g-C₃N₄/泡沫陶瓷在H₂O和O₂同时存在时的光催化脱硫活性最好,脱硫率86.9%。     

分子印迹型g-C3N4电极伏安分析法检测磺胺甲噁唑

采用分子印迹技术与g-C₃N₄材料复合修饰玻碳电极(GCE)，建立了伏安法快速测定磺胺甲噁唑(SMX)的新方法。通过SEM,XRD,FT-IR表征手段对所制备的分子印迹型g-C₃N₄(MIP-g-C₃N₄)电极材料进行表征，并考察了缓冲溶液p H值对电流响应的影响，确定最佳的响应条件。实验结果表明，p H为6时，电流响应最为强烈。另外，采用循环伏安法对比探究磺胺甲噁唑在裸GCE、g-C₃N₄/GCE和分子印迹型g-C₃N₄/GCE电极上的电化学行为，结果表明：分子印迹型g-C₃N₄/GCE电极对磺胺甲噁唑测定的灵敏度显著地提高。该传感器测定SMX的结果具有较宽的线性范围(0.5～103.7μmol/L)和较低的检测限(2.5μmoL/L)，回收率为99.45%～100.20%。     

In situ growth of cobalt on ultrathin Ti3C2Tx as an efficient cocatalyst of g-C3N4 for enhanced photocatalytic CO2 reduction

Photocatalytic CO₂ reduction to valuable product exhibit promising prospect for solving the energy crisis and the greenhouse effect.Herein,Co-Ti₃C₂T_x/g-C₃N₄(Co-TC/CN) composite with enhanced photocatalytic performance for converting CO₂ to CO and CH₄ was constructed by electrostatic self-assembly method.The close contact interface between Co-Ti₃C₂T_x and g-C₃N_4<...     

Co/Ni共掺杂g-C3N4以提高其可见光下光解水产氢性能

以三聚氰胺、氯化铁、氯化钴为原料，利用热缩聚合成法制备不同比例的Co/Ni共掺杂的g-C₃N₄光催化剂，并在可见光条件下测量其光解水产氢性能。结果表明，5%Co/Ni-g-C₃N₄催化剂催化效率最高，产氢量为20.33μmol/h,是单相g-C₃N₄的4.9倍。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、瞬态光电流分析(I-t)等方法对不同样品进行表征。结果发现，Co/Ni共掺杂并未改变g-C₃N₄半导体的骨架结构，但极大地增加了催化剂表面光生电子-空穴的分离效率，致使光催化产氢效率大幅增加。     

光催化剂V2O5/CdS/g-C3N4的制备、表征及降解苄基苯基醚性能

通过热聚合法,以g-C₃N₄为原料制备了V₂O₅/CdS/g-C₃N₄复合光催化材料。借助XRD、FTIR、SEM和UV-Vis等表征手段对所制备的光催化剂进行物相组成与外观形貌与分析,并初步探讨催化反应机理。选用木质素模型化合物苄基苯基醚为目标降解物,300 W高压汞灯为光源,研究V₂O₅/CdS/g-C₃N₄复合光催化剂的光催化性能。结果表明,当催化剂投加量为10%(质量分数)时,苄基苯基醚在50%乙腈水溶液中紫外光照射2 h时降解率可达95.9%,是纯g-C₃N₄的1.58倍,其主要产物苯酚的选择性可达30%。通过活性物种捕获实验推断,·O^-₂为该光催化过程中主要的活性基团;经过4次循环实验表明,V₂O₅/CdS/g-C_3<...     

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。