g-C3N4納米片的液相剝離及其光催化性能研究.pdf

1、光催化能降解大部分對人體和環(huán)境有害的有機及無機物，具有降解速度快，產(chǎn)物不會對環(huán)境造成二次污染的優(yōu)點。因此，光催化是解決目前水污染問題的一種有效方法，g-C3N4因其特殊的層狀結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)異的光催化活性，成為目前研究的熱點。本文用固態(tài)升華轉(zhuǎn)化法制備g-C3N4粗粉，采用硫酸液相剝離法、氨水液相剝離法，硝酸前處理法等方法，進一步提高g-C3N4的光催化性能，并初步探索其光催化過程及機理。
　　本文取得如下結(jié)果:
　　(1)采用硫

2、酸液相剝離法制備了具有良好分散性的g-C3N4納米片，通過透射電子顯微鏡(TEM)、光電子能譜(XPS)、傅里葉紅外光譜儀(FTIR)和XPA-7光化學(xué)反應(yīng)儀對g-C3N4納米片的形貌、元素價態(tài)、官能團和光催化性能進行了表征。結(jié)果表明，隨著硫酸/乙醇比例的變化，g-C3N4納米片的顆粒尺寸變小，團聚現(xiàn)象變?nèi)酢Ａ蛩嵋合鄤冸x制備的g-C3N4納米片具有良好的紫外光光催化性能，特別是g-C3N4(1∶10)納米片，60 min內(nèi)能完全降解10

3、ml10 mg/L的羅丹明B溶液，降解速率是g-C3N4粗粉的6倍。
　　(2)鑒于硫酸液相剝離法制備的g-C3N4納米片可見光光催化性能較弱，嘗試氨水液相剝離g-C3N4，以提高其可見光光催化性能。通過改變氨水液相剝離的溫度，從而獲得不同尺寸和分布狀態(tài)的g-C3N4納米片。通過TEM、FTIR和XPS對g-C3N4納米片的形貌、官能團和元素價態(tài)進行了表征。使用XPA-7光化學(xué)反應(yīng)儀表征樣品光催化性能，結(jié)果表明，不同溫度氨水剝離制

4、備的g-C3N4納米片在可見光照射下120 min內(nèi)可完全降解10ml10 mg/L的羅丹明B溶液，其中g(shù)-C3N4(30)納米片在30 min內(nèi)降解率高達60％，且10次連續(xù)重復(fù)光催化均能降解完全，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。
　　(3)為了進一步提高以g-C3N4為基體的納米結(jié)構(gòu)的光催化性能，使用硝酸對三聚氰胺進行了前處理。采用不同濃度硝酸處理三聚氰胺后使用固態(tài)升華轉(zhuǎn)化法制備g-C3N4納米片，通過SEM、FTIR、XPS和XPA-7

5、光化學(xué)反應(yīng)儀對g-C3N4納米片的形貌、官能團、元素價態(tài)和光催化性能進行了表征。結(jié)果表明，硝酸前處理得到的g-C3N4納米片顆粒變均勻，粒度變小?？梢姽夤獯呋俾实玫酱蟠筇嵘?，g-C3N4(1.3 mol/L)、g-C3N4(2 mol/L)和g-C3N4(4 mol/L)在16 min內(nèi)均能將10ml10 mg/L模擬污染物羅丹明B完全降解，特別是g-C3N4(1.3 mol/L)在16 min內(nèi)降解速率最快，4min的降解率為85％

6、。
　　(4)對硝酸前處理制備的g-C3N4(1.3 mol/L)樣品，在氨水中二次液相剝離，制備g-C3N4(1.3 mol/L)/30℃和g-C3N4(1.3 mol/L)/100℃納米片。通過SEM、FTIR、XPS和XPA-7光化學(xué)反應(yīng)儀對g-C3N4納米片的形貌、官能團、元素價態(tài)和光催化性能進行了表征。結(jié)果表明，氨水二次液相剝離并沒有提高樣品的光催化性能。
　　(5)對硝酸前處理制備的g-C3N4(1.3 mol/