g-C3N4-TiO2復(fù)合納米材料的制備及可見(jiàn)光催化性能研究.pdf_第1頁(yè)
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1、TiO2無(wú)毒、廉價(jià)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,具有優(yōu)良的光催化性能,是近年研究較多的半導(dǎo)體光催化劑之一。但是由于其禁帶較寬(3.2eV),僅能在紫外光區(qū)響應(yīng),而波長(zhǎng)小于380nm的紫外光對(duì)應(yīng)的能量?jī)H占整個(gè)太陽(yáng)能光譜波長(zhǎng)范圍總能量的3.39%,因此,TiO2作為光催化劑存在能量利用率低的問(wèn)題;另外,TiO2光生電子-空穴容易復(fù)合,光催化效率有待提高。而g-C3N4作為一種新型的非金屬半導(dǎo)體材料,具有良好的可見(jiàn)光響應(yīng)性(禁帶寬度約2.7eV),化學(xué)穩(wěn)定性和

2、熱穩(wěn)定性,有離域的共軛π鍵,可用于有機(jī)污染物降解、可見(jiàn)光解水制氫等。
  為了進(jìn)一步提高TiO2的光催化效率,本文采用廉價(jià)易得的工業(yè)偏鈦酸和三聚氰胺為原料展開(kāi)系列研究,制備了g-C3N4/TiO2復(fù)合光催化材料;運(yùn)用X射線衍射(XRD)能譜、傅里葉紅外變換光譜(FT-IR)、透射電子顯微鏡(TEM)、熱重-差示掃描量熱分析(TG-DSC)、物理吸附儀(N2-BET)、X射線光電子(XPS)能譜、紫外-可見(jiàn)吸收(UV-Vis)光譜、

3、三維熒光(FS)光譜等分析了材料的晶相、結(jié)構(gòu)、形貌、化學(xué)形態(tài)和光學(xué)性能;并考察了焙燒溫度,原料配比和焙燒時(shí)間對(duì)材料結(jié)構(gòu)和性能的影響;以亞甲基藍(lán)溶液為目標(biāo)污染物,評(píng)價(jià)制備條件對(duì)材料光催化性能的影響。
  論文的主要研究成果包括:
 ?、僖匀矍璋泛凸I(yè)偏鈦酸為原料,采用一步熱處理法制備了g-C3N4/TiO2復(fù)合催化材料;光催化結(jié)果顯示,復(fù)合催化材料催化效果顯著提高,原料配比、焙燒溫度和時(shí)間存在最佳值;其中,以三聚氰胺與工業(yè)偏

4、鈦酸質(zhì)量比為1.0,500℃焙燒1.5h制備的材料,在過(guò)濾掉紫外光的500W氙燈照射下,300min內(nèi)可使10mg/L亞甲基藍(lán)溶液降解率達(dá)到83%;
  ②表征結(jié)果顯示,材料中TiO2以銳鈦礦相存在,三聚氰胺熱解縮聚為片層結(jié)構(gòu)氮化碳,形成了g-C3N4/TiO2復(fù)合物;材料的禁帶寬度明顯降低,最大吸收波長(zhǎng)紅移;并且由于介孔的引入,材料的比表面積和孔體積顯著增大;
 ?、郾狙芯靠蔀殡y降解有機(jī)污染物的處理提供新的方法,并為實(shí)用性

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