石墨相氮化碳納米復(fù)合材料的制備與光電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著全球環(huán)境惡化日益嚴(yán)重，人們對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題逐漸重視，利用光催化劑將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為人類可以直接利用的能量,并用其解決地球資源的枯竭和生存環(huán)境的惡化是可再生清潔能源研究的一個(gè)重要方向。石墨相氮化碳（g-C3N4）作為一種新型的無(wú)污染環(huán)保型光電材料，有著廣闊的研究空間和應(yīng)用前景。本文以g-C3N4的納米復(fù)合材料為研究對(duì)象，分別通過(guò)聲化學(xué)方法和熱縮聚方法合成了三元復(fù)合納米材料g-C3N4/MoS2/GO和g-C3N4/MoS2/Ag。我們對(duì)合成

2、的復(fù)合材料進(jìn)行成分、結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)特性等進(jìn)行表征，通過(guò)對(duì)樣品的瞬態(tài)光電流響應(yīng)測(cè)試和交流阻抗測(cè)試表征其光電化學(xué)性能，通過(guò)光催化降解RhB溶液進(jìn)行了光催化性能表征。而且，基于表征和測(cè)試結(jié)果對(duì)合成的三元復(fù)合材料進(jìn)行了光生電子空穴轉(zhuǎn)移、分離和光催化機(jī)理分析。本文以g-C3N4納米復(fù)合材料的研究結(jié)果為界面的異質(zhì)結(jié)和原位耦合助催化劑的半導(dǎo)體催化材料設(shè)計(jì)和大規(guī)模生產(chǎn)提供了參考。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過(guò)簡(jiǎn)易的聲化學(xué)方法制備了g-C3N4

3、/MoS2/GO。制備的三元復(fù)合納米材料中超薄MoS2納米片和GO納米片大范圍地提高了可見(jiàn)光的吸收性能，進(jìn)而促進(jìn)三元復(fù)合納米材料產(chǎn)生更多的光生電子。MoS2納米片與GO納米片和石墨相氮化碳耦合，在g-C3N4/MoS2和 g-C3N4/GO界面形成兩類P-N異質(zhì)結(jié)，這些異質(zhì)結(jié)產(chǎn)生的空間電荷層不僅有效地提高光生電子率，而且提高了電子空穴對(duì)的轉(zhuǎn)移、分離，有效地延長(zhǎng)了光生電子空穴對(duì)的壽命。同時(shí)，超薄MoS2納米片和GO納米片是高遷移率的電子轉(zhuǎn)

4、移媒介，進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)生的光生電子空穴對(duì)在g-C3N4/MoS2和g-C3N4/GO界面的轉(zhuǎn)移、分離。實(shí)驗(yàn)表明合成的三元樣品g-C3N4/MoS2/GO的瞬態(tài)光電流強(qiáng)度是純的g-C3N4樣品的1.8倍，其降解RhB溶液的光催化效率是純的g-C3N4樣品的2.3倍，結(jié)果證明了制備的三元復(fù)合納米材料g-C3N4/MoS2/GO在可見(jiàn)光下較其它相關(guān)對(duì)比材料展現(xiàn)了更加優(yōu)越的光電化學(xué)性能和光催化性能。⑵利用AgNO3的多功能修飾性在三聚氰胺熱縮聚過(guò)

5、程中復(fù)合MoS2納米片一步合成一種由g-C3N4、Ag和MoS2納米片組成的多孔三元復(fù)合納米材料g-C3N4/MoS2/Ag。AgNO3熱解產(chǎn)生的氣泡作為一種額外的軟模板使三聚氰胺熱縮聚過(guò)程自組裝生成超薄g-C3N4納米片和多孔結(jié)構(gòu)，提高了對(duì)光的吸收性能。金屬Ag和g-C3N4納米片之間自組裝耦合產(chǎn)生的納米級(jí)Mott-Schottky效應(yīng)不僅為電荷的轉(zhuǎn)移、分離提供了有效通道，而且調(diào)整了g-C3N4納米片的能帶。同時(shí)，g-C3N4納米片經(jīng)