【摘 要】
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石墨相氮化碳作为一种优异的光催化材料,具有优异的光电特性、稳定的化学性质,作为环境友好型催化剂,被认为是解决全球能源危机和环境污染问题的重要方式之一。然而,g-C3N4也存在比表面积较小,光生电子与空穴复合率较高以及可见光吸收范围窄等缺陷。因此,对g-C3N4光催化材料予以调控与改性,成为当前g-C3N4光催化研究关注的重点。本文通过元素掺杂对石墨相碳化氮进行改性,改善本征g-C3N4与掺杂结构M
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石墨相氮化碳作为一种优异的光催化材料,具有优异的光电特性、稳定的化学性质,作为环境友好型催化剂,被认为是解决全球能源危机和环境污染问题的重要方式之一。然而,g-C3N4也存在比表面积较小,光生电子与空穴复合率较高以及可见光吸收范围窄等缺陷。因此,对g-C3N4光催化材料予以调控与改性,成为当前g-C3N4光催化研究关注的重点。本文通过元素掺杂对石墨相碳化氮进行改性,改善本征g-C3N4与掺杂结构M/g-C3N4的光电特性,分析过渡金属元素掺杂对材料的能带结构、态密度、吸附能的影响,从而从结构参数和电子性能的角度阐述了过渡金属的掺杂优化材料能带结构、介电函数、光吸收系数、吸附能等特性的影响,分析材料过渡金属原子掺杂后,电子特性发生改变的原因。采用Fe和V作为掺杂元素,掺杂结构相较于本征结构,能带间隙显著缩小,分别为1.203e V和1.336e V,降低了电子发生跃迁时对能量的要求;光响应范围得到扩大,有蓝紫光波段拓展至全部可见光波段,对可见光的利用率显著提升,“红移”现象明显,且光吸收强度明显增大强;对于吸附模型,掺杂结构去甲醛的吸附能明显高于本征结构,吸附类型已由物理吸附转化为化学吸附,吸附效果明显。总结掺杂结构对于甲醛的光催化机理,通过了解机理明确影响催化效率的因素,对g-C3N4的改性做出参考意见。
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