石墨相氮化碳(g-C3N4)的改性、負(fù)載化及光催化性能研究.pdf

1、石墨相氮化碳(g-C3N4)是一種具有類石墨結(jié)構(gòu)的碳氮化合物，因其特有的半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)和化學(xué)高穩(wěn)定性，作為一種非金屬半導(dǎo)體光催化劑被引入到光催化領(lǐng)域，引起人們的廣泛關(guān)注；因?yàn)?g-C3N4不僅廉價(jià)穩(wěn)定，滿足人們對光催化劑的基本要求，而且還具備聚合物半導(dǎo)體的化學(xué)組成和能帶結(jié)構(gòu)易調(diào)控等特點(diǎn)，被認(rèn)為是光催化材料研究領(lǐng)域值得深入探索的研究方向之一。但由于聚合物的材料特性，將 g-C3N4作為光催化劑還存在一些問題亟待解決，如比表面積較小，具有很

2、高的激子結(jié)合能和較低結(jié)晶度，禁帶寬度較大，光催化過程中量子效率偏低，而不能有效利用太陽光,同時(shí)粉體光催化劑易發(fā)生團(tuán)聚，不易回收和循環(huán)使用等。
　　本文以三聚氰胺為原料高溫?zé)峤庵苽涞玫綁K狀 g-C3N4，一方面用濃硫酸對其進(jìn)行剝離得到片狀的g-C3N4，制備樣品采用掃描電鏡，紅外光譜及XRD等方法進(jìn)行了分析表征，分析表明剝離后的g-C3N4呈片狀結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸變??；另一方面用硝酸水熱法對其進(jìn)行質(zhì)子化得到質(zhì)子化的g-C3N4,制備樣品

3、采用掃描電鏡，紅外光譜及 XRD等方法進(jìn)行了分析表征，分析表明質(zhì)子化后的g-C3N4顆粒尺寸變小,部分芳香族雜環(huán)受到破壞,晶體結(jié)晶度提高；最后以表面活性劑（OP-10、F127和 AEO-9）作為模板劑，以三聚氰胺為前驅(qū)體高溫?zé)峤庵苽涞玫蕉嗫谞畹膅-C3N4，掃描電鏡分析表明以O(shè)P-10為模板劑制備得到的g-C3N4結(jié)構(gòu)最疏松多孔。光催化降解亞甲基藍(lán)試驗(yàn)表明，片狀g-C3N4、質(zhì)子化g-C3N4、多孔狀g-C3N4不但在水溶液中有良好的

4、分散性能，且光催化活性明顯提高。
　　實(shí)驗(yàn)一方面采用簡易的固相合成法將片狀 g-C3N4與硝酸銀研磨，制備得到Ag/g-C3N4復(fù)合光催化劑。制備樣品采用掃描電鏡，紅外光譜及 XRD等方法進(jìn)行了分析表征，分析表明通過固相合成法已將 Ag均勻的沉積到 g-C3N4的片狀結(jié)構(gòu)上，并且 g-C3N4得到了進(jìn)一步的細(xì)化。光催化降解亞甲基藍(lán)試驗(yàn)表明，與片狀g-C3N4相比，Ag/g-C3N4不但在水溶液中有良好的分散性能，且光催化活性明顯提

5、高。Ag/g-C3N4復(fù)合催化劑能在可見光下快速將對硝基苯酚催化還原為對氨基苯酚，且循環(huán)使用5次后，依然具有較高的催化活性。另一方面以O(shè)P-10為模板劑制備得到的g-C3N4為載體，釆用原位生長法制備得到CdS/g-C3N4復(fù)合光催化劑。掃描電鏡，F(xiàn)TIR，XRD等分析測試表明，量子點(diǎn) CdS成功在多孔狀的g-C3N4結(jié)構(gòu)中生成，當(dāng)CdS與g-C3N4的配比為1:1時(shí)，CdS可以均勻的分散在g-C3N4的疏松多孔結(jié)構(gòu)上，且不會(huì)堵塞g-C

6、3N4的孔道。光催化降解亞甲基藍(lán)試驗(yàn)表明，制備得到 CdS/g-C3N4的復(fù)合光催化劑不僅在紫外光下具備很高的催化活性，而且在可見光下也具有較高的光催化活性，當(dāng)CdS與g-C3N4的配比為1:1時(shí)，復(fù)合光催化劑活性最高。
　　實(shí)驗(yàn)以改性處理的碳纖維、芳綸及PAN纖維為載體，以質(zhì)子化g-C3N4為催化劑，通過溶膠-凝膠浸漬法制備得到g-C3N4/碳纖維、g-C3N4/芳綸和g-C3N4/PAN纖維。表征分析表明，質(zhì)子化的g-C3N4