g-C3N4/ZnO复合材料的制备及其光催化性能分析

以尿素和乙酸锌为前驱体,采用水热法制得不同ZnO含量的光催化复合材料石墨相氮化碳/氧化锌(g-C3N4/ZnO),采用TEM、XRD、UV-Vis、FT-IR、PL等分析方法对所得催化剂进行了表征和分析.结果表明,ZnO颗粒附着于多孔片层状的g-C3N4之上形成g-C3N4/ZnO复合材料,降低了g-C3N4的禁带宽度,增加了g-C3 N4对可见光的吸收,以及光生电子-空穴对的分离几率.以可见光驱动亚甲基蓝的降解实验为探针反应检测催化剂的光催化性能,结果表明,质量比为3∶2的g-C3N4/ZnO复合材料表现最优光催化性能,其可在120 min内降解92;的亚甲基蓝,其光催化降解速率为g-C3N4单体的2.8倍.     

Z机制光催化三元复合材料RGO/WO3/g-C3N4结构及光催化性能

以一步水热法合成了还原氧化石墨烯/三氧化钨/石墨相氮化碳(RGO/WO3/g-C3 N4)三元光催化复合材料,并对其结构、形貌及光电性能进行了表征.以罗丹明B(RhB)和盐酸四环素(TC-HCl)为降解目标物,评价了三元复合材料的光催化性能.基于自由基捕获实验和光催化反应结果分析了三元复合材料的光催化机制.结果表明:三元光催化复合材料中,三种物质紧密接触形成异质结构,与WO3和g-C3 N4单体及其二元复合材料相比,其可见吸收光谱有明显的红移,具有更低的光致发光光谱强度.复合材料有效的改善了电子-空穴对的复合,具有很好的光催化活性,最优配比组成的样品为0.2;RGO/WO3/g-C3 N4,光照240 min后,对RhB降解效果高达97.58;,其光催化效果优于WO3、g-C3 N4、RGO/g-C3 N4和WO3/g-C3 N4.催化降解过程中的主要活性物种是·O2-,其次是h+、·OH,反应过程中半导体的电子转移机制符合Z机制.     

Fe掺杂对改善g-C3N4结构提升光催化活性的影响

石墨相氮化碳已经成为光催化领域、特别是光催化材料领域的研究热点.本文以尿素为原料,引入少量的硝酸铁改性,制备了不同含量的Fe掺杂的g-C3N4催化剂.采用SEM、XRD、IR、XPS、UV-Vis、PL等手段对催化剂样品表征.结果表明,Fe的掺杂有利于g-C3N4的剥离,影响了g-C3N4的能带结构,增强了其对可见光的吸收,提高电子-空穴对的分离效率.并以罗丹明B水溶液模拟废水,在可见光下考察催化剂的光催化降解性能,发现当Fe掺杂量为0.3;时效果最佳,降解速率是g-C3N4的1.62倍,且研究发现超氧自由基与空穴是该体系下的主要活性物种.     

金属镍掺杂g-C3N4的制备及其光降解性能

采用浸渍法制备不同掺杂量的负载型光催化剂Ni/g-C3N4,并考察其在可见光照下对亚甲基蓝的光降解性能.利用XRD、FT-IR、SEM、TEM、XPS、N2-sorption和ICP-OES等手段表征Ni/g-C3N4样品.研究表明,Ni/g-C3N4催化剂的光催化活性随着金属镍粒子掺杂量的增加而增大,随着亚甲基蓝浓度的增大而减小,其中金属镍掺杂量4.0wt;的样品4-Ni/g-C3N4表现出优异的光催化活性和光降解稳定性.这是由于4-Ni/g-C3N4样品的光降解过程中产生了超氧自由基、羟基自由基和空穴等活性物质,其中超氧自由基起主导作用.金属Ni0离子在光生电子作用下生成Ni2+,O2分子得到电子生成O2·-自由基.这些活性物质的产生有助于光生电子-空穴对的分离和抑制其复合速率,从而实现可见光下高效催化降解亚甲基蓝.     

g-C3N4/TiO2可见光催化降解磺胺二甲基嘧啶的研究

以商用TiO2颗粒和三聚氰胺为原料,采用高温煅烧法制备g-C3N4/TiO2复合光催化材料.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、低温氮气物理吸附和紫外-可见漫反射光谱仪(UV-vis)对g-C3N4/TiO2的进行表征,并研究在可见光条件下g-C3N4/TiO2对溶液中磺胺二甲基嘧啶(Sulfamethazine,SMT)的光催化降解效果.结果表明:TiO2颗粒附着在层状结构g-C3N4/表面,形成具有孔隙结构和更大比表面积的g-C3N4/TiO2,有利于污染物的吸附.g-C3N4/TiO2的光吸收带边移动到430 nm,具有可见光响应.在可见光照射下,当g-C3N4/TiO2投加量为0.2 g/L时,初始浓度为0.5 mg/L的SMT在3h内去除率可达98.8;.在相同条件下,g-C3N4和TiO2只能分别去除57.8;和9.7;的SMT.活性物质掩蔽实验表明g-C3N4/TiO2光催化降解SMT过程中,超氧自由基(·O2-)和光生空穴(h+)在降解SMT时起主要作用.     

NiFe2O4/g-C3N4的制备及可见光催化降解甲基橙

采用浸渍法制备不同负载量NiFe2 O4的负载型光催化剂NiFe2 O4/g-C3 N4,利用XRD、FT-IR、N2-adsorption、ICP-OES、TEM及XPS等手段表征NiFe2 O4/g-C3 N4样品,并考察其对甲基橙的可见光催化降解性能.结果表明,与NiFe2 O4和g-C3 N4样品相比,负载型NiFe2 O4/g-C3 N4样品对甲基橙具有更好的光催化降解活性,且催化活性随着NiFe2 O4负载量增大(0.5~5.0wt;)而呈现先增大再减小的趋势.NiFe2 O4负载量2.0wt;的样品2-NiFe/CN在可见光照射下对浓度5 mg·L-1的甲基橙表现出最好的降解活性和稳定性.这是因为能带宽度小(1.5 eV)的NiFe2 O4与能带宽度大(2.7 eV)的g-C3 N4形成的异质结催化剂NiFe2 O4/g-C3 N4,有效地促进光生载流子在二者界面快速传递和光生电子-空穴对的有效分离.     

g-C3N4/ZnCr-LDH复合材料制备及光催化降解甲基橙废水性能研究

采用原位合成的方法成功制备了一系列不同配比的g-C3 N4/ZnCr-LDH纳米复合材料,对其形貌、结构、及光电化学性质等进行系统分析,并在可见光下对其降解甲基橙的催化性能进行研究.结果表明,g-C3 N4与ZnCr-LDH复合可增强可见光的吸收强度,有效抑制光生电子-空穴的复合,从而提高了复合光催化剂的活性.其中0.92CN/LDH复合光催化剂降解甲基橙的效率2 h达到了97;,比纯的g-C3 N4提高了2倍.最后经过5次连续循环实验发现,复合光催化剂的降解活性还保持在80;以上,表明复合材料具有良好的稳定性.     

微波合成Bi2S3/g-C3N4复合光催化剂及其光催化性能研究

采用微波合成法制备了Bi2 S3/g-C3 N4复合光催化剂,利用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见-漫反射吸收光谱(Uv-vis)、物理吸附仪(BET)等对其进行了表征,以罗丹明B(RhB)为目标化合物对其光催化性能进行了评价.结果表明,与纯Bi2 S3和g-C3 N4相比,复合样品的禁带宽度变小,比表面积增大,光生载流子的复合效率降低,显著提高了其光催化降解RhB的效率.复合样品5-CNBS对RhB的降解率达99;以上,分别是纯g-C3 N4和Bi2 S3单体对RhB降解效率的1.59倍和4.95倍.     

g-C3 N4的物理改性及光催化性能研究

块状g-C3 N4具有低比表面积和高电荷重组率,为了提高其可见光催化活性,分别采用超声剥离法和微波烧蚀法对其进行改性,并用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-vis)、物理吸附仪(BET)等对其结构进行表征,以亚甲基蓝(MB)为目标化合物,评价了改性前后g-C3 N4的光催化性能,结果发现超声剥离12 h和微波辐照30 min后的g-C3 N4的比表面积显著提高、光生电子和空穴的复合率降低,光催化活性增强,对MB的降解率分别达到96.4;和90.2;.     

磷钨酸掺杂高比表面积g-C3N4催化剂的制备及其光催化性能

以三聚氰胺、磷钨酸(HPW)为原料SBA-15为模板剂,成功制备了HPW掺杂高比表面积g-C3 N4.采用傅里叶红外变换(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)光谱、X光电子能谱(XPS)、氮气吸附脱附(BET)、扫描电镜(SEM)、紫外可见(UV-Vis)漫反射光谱、荧光(PL)光谱进行表征.结果表明,比表面积的增加以及HPW的掺杂均能够提高催化剂的光催化性能,降低带隙能,降低光生电子-空穴的复合几率.以罗丹明B(RhB)为考察对象,对催化剂在氙灯照射下的催化活性以及稳定性进行考察.结果表明,HPW掺杂的高比表面积g-C3 N4催化活性最高,反应速率常数为0.0269 min-1,是块状g-C3 N4的13倍,且循环使用4次后的光降解活性几乎不变.以叔丁醇、对苯醌、乙二胺四乙酸二钠为自由基(·OH)、自由基(·O2-)和空穴(h+VB)的捕获剂,研究了光催化反应机理.     

Bi3Ti4O12/α-Bi2O3/TiO2复合光催化剂的制备及其可见光催化活性研究

以工业二氧化钛(TiO2)、五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)为原料制备了Bi3Ti4O12/α-Bi2O3/TiO2复合光催化剂.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)等表征方法对光催化剂结构进行分析,表明复合样品中形成了Bi3 Ti4 O12/α-Bi2 O3/TiO2异质结结构,其禁带宽度减小、吸收带边红移,光催化效率有明显提高.以亚甲基蓝为目标污染物评价其光催化活性,TiO2与Bi(NO3)3·5H2O质量比为1:2.5,煅烧温度为600℃,煅烧时间为5 h时,复合样品光催化活性最佳,在12 W LED灯下,180 min后对浓度为10 mg/L的亚甲基蓝溶液的去除率达96.8;.     

异质结光催化剂PANI/F-BiPO4的制备及其可见光催化活性研究

采用简单的水热法结合化学吸附法制备了具有异质结构的光催化剂PANI/F-BiPO4,采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、紫外-可见漫反射光谱仪(DRS)、X射线光电子能谱仪(XPS)等对其结构、形貌、光谱特征、表面化学组成等进行了表征和分析.在可见光条件下,考察了PANI/F-BiPO4对罗丹明B(RhB)的光催化降解效率,并且对光催化降解的机理进行了分析.这种异质结构明显拓宽光吸收范围,同时PANI和F-BiPO4间载流子的有效迁移产生了内建电场,从而促进了光生电子与空穴的分离.研究表明:PANI/F-BiPO4在可见光下表现出优异的光催化活性.经可见光照射4 h,它对40 mg/L的RhB去除率达到98.7;.     

插层法制备g-C3N4/高岭石复合材料及其光学性能

高岭石表面与层间具有较高的活性和良好的规范性,因而适合对其进行化学修饰,在催化剂负载方面值得深入研究.本文以甲氧基嫁接的高岭石为前躯体,采用置换插层法制备出高岭石/三聚氰胺插层复合物,进一步在550 ℃煅烧获得g-C3N4/高岭石复合光催化剂.利用X射线衍射、傅里叶红外和热重-差热分析等手段对复合光催化材料进行表征,并对其光催化性能进行研究.结果表明,当高岭石与光催化剂前驱体三聚氰胺质量比为1∶1和1∶2时,较难缩聚得到g-C3N4;然而,当高岭石与三聚氰胺质量比为1∶3、1∶4、1∶5时,可获得不同g-C3N4占比的复合材料,其整体分散状况因高岭石的加入而有效改善,这表明高岭石的加入能有效避免g-C3N4的团聚.所制备的高岭石负载石墨相氮化碳光催化材料具有较好的光学性能,在探索经济、高效、绿色矿物基复合光催化剂方面研究具有重要意义.     

聚乙烯醇改性磷酸银的光催化活性研究

在制备的磷酸银表面吸附少量的聚乙烯醇(PVA),并通过热处理制备了DPVA/Ag3 PO4复合材料.使用傅立叶红外光谱法(FT-IR)和荧光光谱法(PL)对DPVA/Ag3 PO4复合材料进行表征.分析得知,经聚乙烯醇复合改性的DPVA/Ag3 PO4复合微粒中存在共轭结构,光生电子-空穴对复合率降低,光催化活性得到显著提高.研究了不同条件(复合比例、热处理温度、热处理时间)下制备的复合光催化剂在可见光下催化降解甲基橙的光催化性能.当PVA与Ag3 PO4质量比为1:4000,热处理温度为190℃,热处理1 h时光催化效果最好.     

一维Fe2 O3/α-MoO3异质结的制备及其可见光光催化性能

利用沉积法获得了一维Fe2 O3/α-MoO3异质结光催化剂,通过XRD、SEM-EDS、STEM、XPS、UV-Vis-DRS等测试手段对其组成、形貌、光吸收性质进行了表征,同时在可见光区测试了光催化氧化降解罗丹明B溶液的性能。测试结果表明,Fe2 O3修饰一维α-MoO3纳米带可将其光响应扩展至可见光区域,提高光催化性能。1wt;Fe2 O3/α-MoO3异质结作为光催化剂时,光照40 min后罗丹明B降解率可达到99;,分别是纯α-MoO3纳米带和纯Fe2 O3的光催化活性的3.8倍和26倍。     

ZnS/g-C3N4复合型催化剂的制备及其可见光光催化性能

利用共沉淀的方法制备了ZnS/g-C3N4复合型催化剂,并考察其在可见光区对罗丹明B的光降解性能的影响机制.采用TEM、BET、XRD、ICP、FT-IR和XPS等分析手段表征了样品,并评价了样品的光催化活性.结果表明,与g-C3N4相比,ZnS负载量为5wt;的ZnS/g-C3N4催化剂活性会更高一些,且经过四次循环实验后样品的光催化性能未明显失活.这可能归因于ZnS和g-C3N4所形成的异质结构提高了光催化效率.