碳修饰的氮化碳纤维的制备及其光解有机污染物性能研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:sddhyyj
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石墨化氮化碳(g-C3N4)作为一种非金属共轭聚合物成为了新一代可见光响应光催化剂,体相的g-C3N4由于存在对可见光吸收不足、比表面积低、光生电子空穴对复合率高等缺点,导致光催化活性不理想。因此,若要g-C3N4在光催化领域发挥更大的作用,尚且需要改进。构筑可控特殊形貌的g-C3N4是提高材料光催化性能最有效方法;通常元素掺杂可以调节g-C3N4电子结构和带隙,大大拓宽光响应范围,增强电荷分离。本论文使用两种不同的模板合成了两种纤维状的g-C3N4,并结合元素掺杂进一步改性g-C3N4,最终得到了性能优异的光催化剂。以羧基修饰的SBA-15作为硬模板,以双氰胺为前体,合成了具有空心结构的碳修饰的纤维状g-C3N4。通过SEM、FT-IR等表征证明了材料的成功合成;通过荧光光谱、光电流响应等表征研究其光电化学性质;通过光降解有机污染物研究其光催化活性。结果表明:合成的材料有出色的光催化性能,其对亚甲基蓝降解的速率常数分别是体相g-C3N4和mpg-C3N4的8.7倍和5.6倍。以金属有机框架(MOF)衍生的碳纤维为硬模板,双氰胺为前体,硫脲为硫源,合成了碳修饰的硫掺杂的g-C3N4纤维。通过SEM、FT-IR等表征证明了材料的成功合成;通过紫外可见漫反射光谱、光电流响应等表征研究其光电化学性质;通过光降解有机污染料研究其光催化活性。并讨论了焙烧气氛以及硫脲用量对材料光催化性能的影响。结果表明:当焙烧气氛中氮气和空气比为80:20以及硫脲和双氰胺配比为1:1时,所得的材料具有最优异的光催化性能。其对亚甲基蓝的降解比速率常数高达2.368 min-1·g-1。
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