石墨相氮化碳的結(jié)構(gòu)及其熒光特性研究.pdf

1、本文利用分步熱解三聚氰胺的方法制備了石墨相氮化碳（g-CN）材料，并對(duì)其聚合度、結(jié)構(gòu)、鍵價(jià)特性和形貌進(jìn)行了分析表征，闡明了g-CN樣品的聚合程度和結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)條件之間的內(nèi)在聯(lián)系。在此基礎(chǔ)上研究了g-CN熒光發(fā)光特性，分析了該材料的熒光發(fā)光機(jī)理，并進(jìn)一步研究了樣品結(jié)構(gòu)對(duì)其熒光特性的影響。
　　以七嗪環(huán)為結(jié)構(gòu)單元，分別計(jì)算了鏈狀聚合和片狀聚合兩種情況下g-CN的成分隨聚合度的變化。計(jì)算結(jié)果表明鏈狀聚合產(chǎn)物的N/C比值趨于1.5，H含量趨

2、于16.67at.％；而片狀聚合最終形成g-C3N4結(jié)構(gòu)，其N/C趨于4/3，H含量趨于0。對(duì)于鏈狀聚合產(chǎn)物而言，其成分在聚合度n＞50之后趨于穩(wěn)定。在不同的熱解溫度下，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間保溫制備了一系列g(shù)-CN材料并對(duì)其成分、結(jié)構(gòu)和鍵價(jià)特性進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所制備的g-CN的聚合度隨熱解溫度的上升逐漸增加。熱解溫度較低時(shí)，產(chǎn)物中混雜存在各種結(jié)構(gòu)的低級(jí)縮聚物，其結(jié)構(gòu)有序性較低；當(dāng)熱解溫度為600℃時(shí)，產(chǎn)物的聚合度較高，鏈狀和片狀聚合產(chǎn)物同

3、時(shí)存在，其N/C比值達(dá)到最低；當(dāng)溫度進(jìn)一步升高，所得g-CN以鏈狀聚合產(chǎn)物為主，分子鏈反向咬合并通過(guò)氫鍵連接形成穩(wěn)定的片層結(jié)構(gòu)，之后以ABAB的形式堆垛形成正交相晶體結(jié)構(gòu)。
　　分析了典型g-CN的熒光發(fā)射譜，并對(duì)其發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了解釋，之后進(jìn)一步研究了g-CN樣品的結(jié)構(gòu)對(duì)其熒光發(fā)光特性的影響。在較短的保溫時(shí)間下，g-CN樣品的熒光光譜隨熱解溫度的升高而逐漸紅移；在較低的熱解溫度下，樣品的熒光光譜隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)也發(fā)生類似的紅移現(xiàn)象