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工业化的快速发展对化石能源的大量消耗和环境的破坏引发了人们对于可持续发展的担忧。构建可再生清洁能源体系和探索高效的环境修复技术是解决上述问题的有效途径之一。半导体光催化技术由于可以直接将太阳能转换成化学能,在解决环境污染问题和发展清洁氢能方面上表现出了巨大的应用前景。而发展高效、低价、无毒、稳定的光催化剂是大规模使用这一技术的关键因素。作为一种典型的聚合物半导体,g-C3N4由于其合适的能带结构、稳定的热学化学性质、原料丰富易得等优点在光催化领域引起了研究者们密切的关注。然而由于光生电子空穴的快速复合和容易团聚造成比表面积小等原因,g-C3N4的光催化活性较差。构建g-C3N4基异质结复合材料是改善g-C3N4光催化活性最有效的方法之一。本文从改善g-C3N4光生载流子的分离和转移效率这一目的出发,制备了g-C3N4/SiC和g-C3N4/δ-FeOOH异质结复合材料,分别应用于可见光分解水产氢和光降解罗丹明B(Rh B)。研究结果对与发展高效、稳定、无毒、低价的光催化材料有重要借鉴意义。主要内容总结如下: 1、通过热处理在SiC表面原位反应生成g-C3N4,制备了不同比例的SiC/g-C3N4异质结复合材料光催化剂。测试了样品SiC、g-C3N4、g-C3N4/SiC复合材料在可见光照射下的光催化分解水产氢活性和稳定性。g-C3N4/SiC复合材料表现出了优良的稳定性和优于单一组分的光催化活性,其最优的产氢速率达182μmolg-1h-1,是纯相g-C3N4的3.4倍。SEM、TEM、XPS结果显示g-C3N4和SiC之间可能形成了牢固的化学键结合接触界面。采用XRD、UV-vis DRS、FT-IR、N2吸附-脱附测试对光催化剂的物理化学性质进行了详细的表征和分析。结果表明g-C3N4/SiC复合材料光催化分解水产氢活性的提高是由于光生载流子分离和转移效率的提升、复合材料比表面积和亲水性的改善、g-C3N4聚合度的提高以及复合材料在可见光区域的光吸收增强这些积极因素共同导致的。 2、采用超声分散复合法制备了不同Fe含量的g-C3N4/δ-FeOOH复合材料。以染料Rh B作为目标底物对所得样品的光催化活性进行表征。发现复合材料表现出优于g-C3N4的光降解活性,其中最快的降解速率是g-C3N4的2.6倍。对所得样品进行了XRD、FT-IR、UV-vis DRS、SEM、PL、N2吸附-脱附测试。结果表明:δ-FeOOH的加入会促进g-C3N4的剥离,这也导致了复合材料比表面积随着δ-FeOOH含量的增加而增大。增加的比表面积在一定程度生增加了复合材料的光催化活性。除了比表面积增加外,光生载流子在g-C3N4与δ-FeOOH构成的Z-scheme异质结间的转移也是复合材料光催化性能提高的另一个重要因素。