Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-LDHs/g-C_(3)N_(4)复合材料的制备及其光催化CO_(2)-甲苯反应特性

光催化CO_(2)还原是实现CO_(2)绿色转化利用的重要途径之一,但一直受其反应转化效率低的制约。开发新的CO_(2)还原反应体系和提高光催化剂的可见光利用率及光生电子与空穴的分离效率是解决上述问题的有效方法。本文利用甲苯作为底物,构建了光催化CO_(2)-甲苯耦合反应的新体系,并通过静电组装法合成了Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-层状双氢氧化物(LDHs)/石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))复合光催化剂。重点研究了该复合光催化剂的光电性质及在CO_(2)-甲苯耦合反应体系中的光催化反应特性。结果表明,在光催化CO_(2)-甲苯耦合体系中,Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-LDHs/g-C_(3)N_(4)作用下,CO_(2)被还原为CO,甲苯被氧化为苯甲醇、苯甲醛及苯甲酸苄酯,其中苯甲醛和苯甲醇的含量可达到4.80和4.70 mmol/gcat。这主要归因于Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-LDHs/g-C_(3)N_(4)中,g-C_(3)N_(4)将Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-LDHs在紫外区的吸收扩展到了可见光区,并提高了Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-LDHs的分散性,从而为光催化反应提供更多的活性位点;Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-LDHs/g-C_(3)N_(4)的界面处形成了S型异质结,有利于界面处的光生电子的转移,提高了其光生电子与空穴的分离效率,而甲苯可作为有机底物加快空穴的消耗速度促进了CO_(2)还原反应的进行。为CO_(2)与小分子有机物协同转化提供了一种新思路。

石墨相氮化碳纳米片的可控制备及光催化性能

通过调控前驱体三聚氰胺和尿素比例采用热聚合法得到一系列厚度可控的石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米片。采用X射线粉末衍射、扫描电镜、原子力显微镜、比表面积测试、紫外可见光谱和荧光光谱等手段对纳米片的结构和性能进行了表征,并探讨了其光催化降解罗丹明B(Rh B)的性能。结果表明:当三聚氰胺和尿素比例为1:8时g-C_(3)N_(4)最薄(1:8-CN),厚度仅为3.518 nm,同时1:8-CN的比表面积是以三聚氰胺为原料制备的g-C_(3)N_(4)(M-CN)的7倍。光电学分析表明,1:8-CN具有更高的光生载流子分离效率。在可见光照射下,1:8-CN对Rh B的光催化降解率可以达到96.2%,是M-CN的1.9倍。1:8-CN光催化降解Rh B的反应机理表现为:光生电子-空穴对分离产生的电子与O2结合生成·O_(2)^(-),·O_(2)^(-)将Rh B氧化生成CO2和H2O,空穴几乎不参与反应。