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随着社会和经济的迅猛发展,能源危机和环境污染问题越来越严重,因此而限制了可持续社会的发展。目前,半导体光催化技术越来越受到研究者们的关注和研究,因为该技术能利用取之不尽用之不竭的太阳能转化成化学能来消除污染物和产生新的能源以解决能源短缺和环境污染的问题。此外,目前光催化技术研究最多的半导体是Ti02,但研究显示由于Ti02半导体太阳能利用率低等因素限制它的实际应用。因此,寻求新型高效和成本效益的可见光光催化剂进行环境修复势在必行。石墨相氮化碳(g-C3N4)半导体由于其成本低,无毒,化学性质稳定和可吸收可见光等优点而成为如今被广泛关注和研究的光催化半导体。然而,由于g-C3N4比表面积小,导电性差和太阳能利用率低等缺点导致其光生电子-空穴对的复合率高而限制了它的光催化活性。因此,本文针对单组分半导体存在的一些缺点,对g-C3N4半导体进行复合改性和形貌调控来提高其光生载流子迁移和分离的效率。本文主要研究内容如下:(1)通过热缩聚和溶剂热相结合的方法制备制备了 g-C3N4-SnS2-rGO(CN-S-G)新型三元催化剂用于可见光催化降解罗丹明B和光催化还原Cr(Ⅵ),并对所制备的催化剂进行了表征。结果显示,SnS2呈现的是纳米花结构,g-C3N4纳米片附着于SnS2纳米花表面及附近并同时分散与还原石墨烯薄片表面上。CN-S-G催化剂比纯g-C3N4具有更大的比表面积和孔径,使得催化剂能吸收更多的光子能量并具有更多的活性位点以提高催化剂的光催化活性。此外,CN-S-G催化剂比纯g-C3N4具有更强的可见光吸收能力,更低的和较高的光生电子-空穴的分离效率。因此,CN-S-G复合催化剂在150分钟内达到了100%的最高光降解率;在可见光催化还原铬方面表现出了 5小时内还原93%的最高活性。此外,对CN-S-G催化剂进行了稳定性和机理研究,结果显示该催化剂具有较高的稳定性,影响光催化降解RhB的活性因子主要是·OH和h+,光催化还原Cr(Ⅵ)的活性因子主要是e-,还原产物为Cr(Ⅲ)。(2)通过两步水热法制备了新型TiO2-g-C3N4-rGO(T-CNS-G)复合光催化剂,并对制备的催化剂进行可见光催化降解罗丹明B和光催化还原Cr(Ⅵ)的光催化活性研究和表征。结果显示,g-C3N4呈3D立体球状结构,TiO2纳米颗粒附着于g-C3N4球上,并两者同时分散于还原石墨烯薄片的表面,g-C3N4球有利于TiO2纳米颗粒的分散使光生载流子的快速转移。引入TiO2和rGO后,T-CNS-G催化剂的比表面积明显高于纯g-C3N4。UV-vis/DRS结果显示T-CNS-G具有优异的可见光吸收性能,这也是提高催化剂可见光光催化活性的关键因素。PL表征和光电流响应测试显示,T-CNS-G催化剂的光生电子空穴对的复合率明显低于纯g-C3N4。因此,T-CNS-G复合催化剂在光催化还原铬中4小时内达到了 97%的最高光还原率;在可见光催化降解RhB中表现出了 5小时内降解了 93%。此外,掩蔽实验结果显示光催化降解RhB的主要活性因子是·OH和h+,而影响光催化还原六价铬的活性因子为e-。