SiO2-g-C3N4和ZrO2-g-C3N4催化劑光催化降解染料的研究.pdf

1、隨著各產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展和人口的不斷增加，環(huán)境污染和能源短缺的問(wèn)題漸漸凸顯并日益嚴(yán)重和尖銳。自1972年二氧化鈦的光催化性能被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，光催化技術(shù)作為一項(xiàng)成本低、易操作、綠色環(huán)保、便于推廣的新興技術(shù)，發(fā)展至今已在制備清潔能源和治理環(huán)境污染方面取得了重大進(jìn)展。以二氧化鈦為代表的第一代光催化劑無(wú)毒無(wú)害，性質(zhì)穩(wěn)定，在涉及眾多領(lǐng)域的光催化研究中備受廣大研究者關(guān)注。然而其禁帶較寬，吸收光的波長(zhǎng)范圍集中在紫外波段，難以利用可見(jiàn)光、量子效率偏低，這些缺陷

2、嚴(yán)重限制了二氧化鈦在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣。這迫使科學(xué)家們開(kāi)始致力于開(kāi)發(fā)可見(jiàn)光響應(yīng)的光催化劑，比如TaON，BiVO4，g-C3N4等。在本文中，我們主要是制備了兩種g-C3N4基復(fù)合光催化劑，并將其用于光催化降解羅丹明B溶液。
　　首先，我們通過(guò)固相研磨-焙燒法制備了可見(jiàn)光響應(yīng)的SiO2/g-C3N4復(fù)合型光催化劑。為了揭示光催化反應(yīng)的內(nèi)在機(jī)理，對(duì)催化劑進(jìn)行了一系列表征。通過(guò)對(duì)表征結(jié)果的分析，我們得到以下結(jié)論:SiO2/g-C3

3、N4復(fù)合光催化劑活性優(yōu)于純相g-C3N4，一個(gè)重要原因是摻雜的SiO2顯著增大了催化劑的比表面積。另外摻雜SiO2后，g-C3N4的片層明顯變薄，這意味著更多的g-C3N4顆粒能夠參與RhB的降解。但光催化活性測(cè)試的結(jié)果顯示，本身沒(méi)有催化活性的SiO2比重增大也會(huì)帶來(lái)負(fù)面效果，即起作用的活性成分(g-C3N4)減少。因此，需要在比表面積和g-C3N4含量之間達(dá)到恰當(dāng)?shù)钠胶猓?4.3wt％SiO2/g-C3N4很可能就處于非常接近最佳平衡

4、點(diǎn)的位置，因而表現(xiàn)出最強(qiáng)的催化活性。
　　其次，通過(guò)研磨-焙燒法制備了可見(jiàn)光響應(yīng)的ZrO2/g-C3N4復(fù)合型光催化劑。該催化劑的光催化活性優(yōu)于純相g-C3N4，并具有良好的穩(wěn)定性，可多次重復(fù)使用。各項(xiàng)表征顯示:ZrO2的引入增大了g-C3N4的比表面積，并改善了其光吸收性能，從而使光催化活性得以提高。但更重要的原因是，g-C3N4光的導(dǎo)帶底電位為比ZrO2的更負(fù)。g-C3N4表面的光生電子很容易遷移到ZrO2表面，而空穴則傾向于