含钛氮化碳基复合材料的合成、表征及应用

来源 :闽南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wf931
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本文探讨合成了含钛官能化氮化碳纳米片(Ti-CNNFs)和含钛官能化氮化碳聚合物(Ti-CNNPs)以期提高官能化氮化碳的荧光量子产率,赋予其新的功能作用,并分别将其应用于实际水样中次氯酸的选择性检测和市售维生素B2片中核黄素的选择性检测;此外还开发了一种简便快捷的二步法合成二氧化钛/氮化碳(TiO2/g-C3N4)复合材料,并探讨了其对染料亚甲基蓝(MB)的可见光催化降解作用。主要研究内容如下:(1)以钛酸丁酯、一水合柠檬酸、脲为原料,油酸作为反应溶剂,采用一步油热法合成出水溶性含钛官能化氮化碳纳米片(Ti-CNNFs),其荧光量子产率(Q.Y.)可达13.7%。通过TEM、AFM、XRD、IR、XPS等表征技术,充分解析证明所合成得到的材料为Ti-CNNFs。该Ti-CNNFs能选择性检测次氯酸,检测限为0.20μM,线性范围为0.2012μM、1270μM,检测限和线性范围能同时获得较好的结果,检测的稳定性、选择性、抗干扰性良好,pH适宜范围宽,在实际水样中的加标回收率为91.03%100.6%,RSD小于4.2%。其荧光机理源于官能化氮化碳共轭结构中C=O、C=N、O-H和N-H等基团p–π共轭的nπ*跃迁;荧光猝灭检测HClO的机理可能是HClO的强氧化性氧化破坏了材料大共轭结构从而导致荧光猝灭。(2)以钛酸丁酯、L-酒石酸、脲为原料,油酸作为反应溶剂,采用一步油热法合成出水溶性含钛官能化氮化碳聚合物(Ti-FCNPs)。优化合成后的Ti-FCNPs的荧光量子产率最高可达35.6%,显著提高了官能化氮化碳的荧光量子产率。通过TEM、XRD、IR、XPS等表征技术,充分解析证明所合成得到的材料为Ti-FCNPs,其中Ti以类似于Ti的金属络合物的形式存在。该Ti-FCNPs能选择性传感检测核黄素,检测限为0.12μg/mL,线性范围为0.127.5μg/mL,在市售维生素B2片中检测核黄素的加标回收率为93.11%105.2%,RSD小于2.4%,且常见的生命活性物质、阴离子和阳离子对其检测干扰不大;其检测的机理是荧光共振能量转移机制,作为供体的Ti-FCNPs诱导作为受体的核黄素发射荧光。(3)以钛酸丁酯、一水合柠檬酸、脲为原料,采用二步法简便快捷合成出TiO2/g-C3N4复合材料,将传统合成方法所需的几十个小时缩减为二步法的10小时。通过TEM、XRD、XPS等表征技术,充分解析证明所合成得到的材料为TiO2/g-C3N4复合材料。优化合成的TiO2/g-C3N4复合材料在420 nm800 nm可见光下对亚甲基蓝的催化降解速率为0.0490 min-1,是亚甲基蓝自降解速率的24.5倍,其催化降解机理主要是材料自身催化产生的h+和催化水产生的·O2这些强氧化性物质氧化破坏了亚甲基蓝的共轭环状母体结构。
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