g-C3N4及其复合材料的制备与光催化性能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ldd3663
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石墨相碳氮化合物(Graphitic Carbon Nitrides,简称g-C3N4)具有可见光响应性好、化学性质稳定、不含金属等优良特性,这些优点使其在光催化降解有机污染物、光催化水制氢等领域受到广泛的关注。但是,作为单一半导体材料,g-C3N4的光生电子-空穴对复合率往往较高,进而导致光催化效率较低。另外未经处理的g-C3N4比表面积较小,也在一定程度上降低了其光催化活性。本文将从以上几个方面对g-C3N4进行改性以期抑制其光生电子-空穴对的复合、扩展其最大吸收波长、增大其比表面积。论文主要采用热解有机物法制备了g-C3N4样品,用石油醚、乙醇、丙酮、水等四种实验室常用的溶剂对其进行了超声波处理,并通过g-C3N4复合InVO4、ZnO制备了两种复合催化剂。通过对它们进行各种分析表征以及光催化实验,考察了煅烧温度、溶液pH值、半导体复合、溶剂超声处理等对催化剂催化活性的影响。光催化实验结果和X射线衍射(XRD)、氮气吸附(BET)、紫外-可见光谱分析(UV-vis)表征表明:520℃下煅烧三聚氰胺所制得g-C3N4样品光催化活性最好。当InVO4掺杂量为20 wt%时,g-C3N4/In VO4复合催化剂对罗丹明B的降解效果最好,反应3 h后的降解率为98%,其一级反应速率常数较纯g-C3N4提高164%;当ZnO掺杂量为6 wt%时,g-C3N4/ZnO复合催化剂的催化活性最好,反应3 h后对罗丹明B的降解率达到99%,较单纯g-C3N4与ZnO分别提高16%与600%;以石油醚为溶剂超声处理g-C3N4后其比表面积达到25.27m2/g,较未处理g-C3N4(17.53 m2/g)提高44%。光催化反应40 min后其对罗丹明B的降解率即达90%,较普通g-C3N4催化效率提高将近200%,且其动力学一级反应速率常数比未处理g-C3N4提高了166%。
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