【摘 要】
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随着人了社会的发展和进步,化石燃料的大量使用和抗生素的滥用,使温室效应,能源危机和环境污染等日益加剧。近年来,光催化作为有望解决或缓解以上一系列问题的技术,成为研究热点。其中,石墨相氮化碳（g-C3N4）因具有可见光响应能力,并且环保、无毒、廉价而受到广泛关注。但g-C3N4本身可见光利用率低,仅对可见光中的蓝紫有光响应,并且光生电子与空穴复合率高,这些导致g-C3N4的光催化能力较差。通过提高g
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随着人了社会的发展和进步,化石燃料的大量使用和抗生素的滥用,使温室效应,能源危机和环境污染等日益加剧。近年来,光催化作为有望解决或缓解以上一系列问题的技术,成为研究热点。其中,石墨相氮化碳（g-C3N4）因具有可见光响应能力,并且环保、无毒、廉价而受到广泛关注。但g-C3N4本身可见光利用率低,仅对可见光中的蓝紫有光响应,并且光生电子与空穴复合率高,这些导致g-C3N4的光催化能力较差。通过提高g-C3N4光响应范围,加快光生电子的有效转移和分离,是提高g-C3N4催化活性的主要研究思路,目前可以通过形貌调控,元素掺杂,复合半导体等手段来对g-C3N4进行改性。本课题以热聚合法制备的g-C3N4为基础材料,分别通过形貌调节和复合半导体的手段,改善g-C3N4的光生电子的分离与转移能力,以提高其光催化活性。主要研究内容如下:（1）g-C3N4纳米卷的制备及其光催化还原CO2制备甲酸甲酯的性能研究首先通过热聚合法,三聚氰胺为前驱体,制备g-C3N4。根据高温可以引起g-C3N4片层键氢键的断裂,进一部进行热剥离,然后在异丙醇溶液中,对g-C3N4进行超声剥离,制备具有较大表面积的g-C3N4纳米片,分别在冷冻干燥,真空干燥,超声等外加条件下,诱导其卷曲成卷。通过场发射扫描电镜（SEM）,X射线衍射（XRD）,傅里叶红外光谱（FT-IR）,X射线电子能谱（XPS）,比表面及孔径分析,紫外可见漫发射光谱（UV-Vis DRS）,荧光光谱（PL）电化学阻抗谱图（EIS）,光电流瞬态响应谱图等表征对其进行形貌,结构特性,光学特性,光电子的分离与转移能力进行分析。在光催化还原CO2制备甲酸甲酯的测试中,g-C3N4纳米卷表现出最高的甲酸甲酯转化率(737.3μmol·h-1·g-1),是g-C3N4纳米片及剥离前g-C3N4的1.88倍和3.35倍,并根据表征与测试数据,对光催化转化CO2的机理进行了分析。（2）N和Ti3+掺杂的TiO2/g-C3N4复合光催化剂的制备及其光催化降解盐酸强力霉素的性能研究首先以钛酸四丁酯为Ti源,在其中掺入尿素（N源）,采用溶剂热法将N元素引入TiO2纳米颗粒中,再与等量硼氢化钠充分研磨后煅烧,制备了N与Ti3+掺杂的TiO2纳米颗粒(N-TiO2-x)。通过水热将N-TiO2-x与g-C3N4进行复合,制备了N-TiO2-x/g-C3N4复合光催化剂。通过SEM,能量色散X射线光谱（EDX）,XRD,FT-IR,XPS,Uv-Vis DRs,PL,EIS及光电流瞬态响应谱图等表征对光催化剂的结构组成,光学特性和光生电荷的分离与转移特性进行分析。在光催化降解盐酸强力霉素测试中,N-TiO2-x/g-C3N4对DH的降解速率常数为0.01977 min-1,是纯g-C3N4和N-TiO2-x的2.06和1.47倍。最后,根据半导体能带理论与价带谱（VXPS）测试结果,对光降解DH机理进行了阐述。
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