氨在工农业生产和人们的日常生活中具有广泛应用,但工业合成氨生产条件严苛,造成很大环境压力,使用光催化剂在常温常压条件下合成氨很有研究意义。石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种可见光响应有机半导体,可用于光催化合成氨;然而块状氮化碳比表面积较小、内部载流子易复合等缺陷导致其光能利用率较低,限制了其应用。通过对氮化碳改性可提升其光催化固氮性能。本文采用煅烧法制备了二氧化铈-氮化碳复合催化剂(CeO2/CN)以及铁、钼改性氮化碳系列催化剂,并分析材料的光催化固氮实验结果和表征结果,探究不同实验条件对催化剂固氮性能的影响。主要研究结果如下:1.以Ce(NO3)3·6H2O和三聚氰胺为原料,改变实验条件制备CeO2/CN复合催化剂。研究表明:(1)反应物原料的种类及比例、煅烧温度、反应气体环境等会影响催化剂的组成和结构,并对其光电性能产生较大影响,从而影响材料的光催化固氮效率。(2)将CeO2和三聚氰胺混合作为反应原料制备所得复合催化剂,具有比Ce(NO3)3·6H2O与三聚氰胺混合以及Ce(NO3)3·6H2O与氮化碳混合更加高效的固氮效果;且CeO2与三聚氰胺复合比为15%时固氮性能最优,所得复合产物在光照3h末固氮效率达到原始氮化碳的2.46倍,具有很好的光催化稳定性。(3)500℃条件下煅烧所得的上层催化剂CeO/CN-U具有优异的光催化固氮效果,是由于混合物在煅烧过程中可产生NH3并对上层材料产生化学刻蚀作用。(4)480℃煅烧制备所得CeO/CN-480获得了实验温度范围(450℃～550℃)内最佳固氮效果。高温煅烧会导致CeO2烧结,从而导致CeO2/CN复合催化剂固氮性能下降。(5)CeO2/CN复合催化剂中产生了更多的氧空位,为光催化固氮提供更丰富的催化还原活性位点。氮化碳与CeO2复合有助于促进两种材料之间的电子迁移,削弱了氮化碳内部载流子复合,有助于提升NH4+合成产率。2.以Fe(NO3)3·9H2O、MoCl5和三聚氰胺为原料制备Fe、Mo改性氮化碳系列催化剂。研究表明:(1)3%Fe@CN为α-Fe2O3与无定形氮化碳复合催化剂,0.5%Mo@CN为Mo掺杂无定形氮化碳与MoO3复合催化剂。与原始催化剂相比,Fe@CN、Mo@CN光催化固氮性能均获提升。(2)半导体材料之间相互接触形成复合材料,改善了材料的光电性能,增加了光能吸收利用率,降低了载流子复合机率,从而提升光催化固氮效率。掺杂的Mo会提供更多的催化还原活性点位,有利于氮气的吸附与活化。(3)将3%Fe@CN和0.5%Mo@CN通过机械混合所得3Mo:1Fe-mix催化剂光催化固氮效果远远超出这两种单一组分,3 h合成NH4+产率提高至76.197 mg·L-1·g-1cat。该材料各组分之间混合的均匀程度会影响光催化剂的固氮性能,随着混合均匀度增加,材料的光催化固氮性能也随之获得提升,光催化固氮反应效率趋于稳定。图[55个]表[6个]参[134个]