苝酸酐及氟代氨基芐腈改性氮化碳材料的制備及其光解水制氫.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會科技的進(jìn)步和人類生活質(zhì)量的提高，人類對自然資源的需求量越來越大，由此造成的能源危機(jī)和環(huán)境污染問題也日趨嚴(yán)重。光催化技術(shù)在解決能源和環(huán)境問題方面具有巨大的潛力。近年來，石墨相氮化碳(g-C3N4)作為一種不含金屬組分、穩(wěn)定、廉價易得的催化劑，由于其特殊的電子能帶結(jié)構(gòu)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用于光解水制氫等多個光催化領(lǐng)域。但單純的g-C3N4的催化活性和應(yīng)用受到其光吸收范圍和導(dǎo)電性的限制。為了拓展 g-C3N4的光吸收范圍，表

2、面修飾改性、非金屬摻雜等是普遍采用的方法。為了提高g-C3N4的導(dǎo)電性，化學(xué)共聚是近幾年發(fā)現(xiàn)的較好的改性方法。
　　本文首先采用熱聚合的方法分別在氬氣和空氣氛圍下得到 g-C3N4和og-C3N4兩種本體氮化碳材料，并在不改變氮化碳材料基本化學(xué)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對本體氮化碳進(jìn)行改性來提高其光解水產(chǎn)氫性能。分別采用納米鑄造和熱氧化剝離方法得到介孔氮化碳pg-C3N4和氮化碳納米片sg-C3N4，并探索其光催化性能，結(jié)果表明g-C3N4、

3、pg-C3N4和sg-C3N4在可見光（≥400 nm）照射，4 wt％Pt負(fù)載，10 vol%TEOA為犧牲劑的條件下的分解水產(chǎn)氫效率分別為13.1μmol·h-1、30.1μmol·h-1和40.2μmol·h-1，說明形貌的優(yōu)化可以提高材料的光催化性能。
　　通過酰胺化反應(yīng)，制備了不同PTCDA（苝四甲酸酐）含量的x%-PT-pg-CN（x=0.5、1、3、5）和 x%-PT-sg-CN（x=0.2、0.5、1、3、5）雜化

4、材料。其中x是PTCDA與pg-C3N4或sg-C3N4的質(zhì)量百分比。發(fā)現(xiàn)PTCDA的加入導(dǎo)致雜化材料的光解水產(chǎn)氫能力下降。雖然PTCDA的加入增強(qiáng)了雜化材料的光吸收能力且提高了其電子空穴分離效率，但PTCDA的加入降低了雜化材料的LUMO能級，進(jìn)而降低了材料的還原能力，從而導(dǎo)致光解水產(chǎn)氫能力下降。
　　通過共聚合的方法制備出不同位氟代氨基芐腈改性的氮化碳材料：og-C3N4， ATFBN-CN0.05，ABN-CN0.05，AF

5、N-6-CN0.05和AFN-5-CN0.05，通過Classical Tauc Approach公式得到的上述材料的能帶隙分別為：2.69 eV，2.69 eV，2.63 eV，2.57 eV，2.61 eV。上述材料在可見光（≥400 nm）照射下，4 wt%Pt負(fù)載，10 vol%TEOA為犧牲劑的條件下的分解水產(chǎn)氫效率按大小順序排列為：AFN-5-CN0.05(54.2μmol·h-1)>AFN-6-CN0.05(37.3μmo