二氧化钛/石墨氮化碳复合材料对棒曲霉素的吸附与光催化降解作用研究

目的探究二氧化钛/石墨氮化碳(titanium dioxid/graphite carbon nitride,TiO_(2)/g-C_(3)N_(4))复合材料对棒曲霉素(patulin,PAT)的吸附与光催化降解作用。方法通过超声混合后再煅烧的方法制备TiO_(2)和g-C_(3)N_(4)的复合材料(TiO_(2)/g-C_(3)N_(4))。分别使用傅里叶转换红外光谱分析仪(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)和比表面及孔径分析仪(specific surface and aperture analyzer,BET)对3种材料进行测试分析,并研究单一材料与复合材料分别对PAT的吸附作用、复合材料在可见光下的光催化效果及暗吸附与光降解之间的协同作用。结果TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合材料的FTIR图中出现了TiO_(2)的特征峰O-H基团和Ti-O、g-C_(3)N_(4)的特征峰C=N和CN,表明成功合成了TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合材料。结果表明TiO_(2)和g-C_(3)N_(4)复合后的吸附及光催化降解效果明显优于单一材料,且TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合材料暗吸附与光降解之间存在协同作用,在温度为30℃、复合材料添加量为10 mg、吸附时间3 min、光照时间5 min时,可完全降解初始质量浓度为0.5μg/mL的PAT。此外,TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)对PAT的吸附存在多分子层化学吸附,且过程符合准二级动力学模型,对PAT的光催化降解过程符合准一级动力学模型。结论该复合材料可快速、高效地去除PAT,因此在果蔬及其制品、谷物和饲料中PAT的去除方面有较好的应用前景。

碳化细菌纤维素掺杂的氮化碳/二氧化钛光催化杀菌剂的制备及性能

目前环境修复中面临大量水体有机污染和水体致病菌的问题,可见光驱动的光催化杀菌材料在环境修复及医疗领域有巨大的应用潜力.本研究开发了一种由氮化碳/二氧化钛/碳化细菌纤维素(g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)/CBC)复合的新型三元异质结光催化剂,采用水热法和煅烧法生成氮化碳负载二氧化钛掺杂CBC(g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)-CBC,CNTC)和氮化碳包覆二氧化钛掺杂CBC(TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)-CBC,TCNC)两种复合材料,对它们的红外吸收光谱、物相组成、微观形貌、光催化机理和抗菌性能进行了分析和比较.结果表明,两种复合物在可见光下的抗菌活性均远高于g-C_(3)N_(4)和TiO_(2)单体,CNTC和TCNC在模拟太阳光下光照30 min产生了h^(+)、e^(-)、·O_(2)^(-)、·OH和^(1)O_(2),对大肠杆菌的灭菌率分别为99.99%以上和97.5%以上,在可见光照射水消毒测试中,CNTC和TCNC经过3次循环再利用,仍保持优异的抗菌性能,杀菌率分别为99.87%和74.70%.证明了CNTC有更优异的抗菌性能和稳定性,在环境水消毒的应用中具有较好的潜力.

光催化抑菌和降解有机物的聚乙烯醇/二氧化钛@氮化碳复合纳米纤维膜

文中将TiO_(2)与g-C_(3)N_(4)(CN)二元复合制备了异质结复合物TiO_(2)@g-C_(3)N_(4)(TCN),然后将聚乙烯醇(PVA)溶液和TCN按照不同比例混合,通过静电纺丝技术制备了5种PVA复合TCN纳米纤维膜(P-TCN)。对TCN和P-TCN膜的微观形貌、物理性能、光催化抑菌性能和降解有机物性能进行了研究。结果表明,TCN中TiO_(2)纳米颗粒镶嵌在CN的片层结构中,TCN的光吸收能力和电子空穴分离率较CN有大幅提高,TCN具有更高的光催化活性。P-TCN复合纳米纤维膜具有良好的热稳定性和力学性能,在可见光激发下对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有明显的抑制作用,其中P-TCN-5对大肠杆菌的抑菌圈达到10.6mm,平板计数法算出的抑菌率达到99.3%。另外,P-TCN复合纳米纤维膜在可见光照射下对染料具有良好的降解性能,P-TCN-5在6h对亚甲基蓝(MB)的降解率达到了79%。该复合膜良好的抑菌效果和光催化降解性能令其在降解污染物、抗菌器材、包装材料等领域具有广阔的应用前景。

锰(Mn)钴(Co)双金属负载石墨相氮化碳活化过硫酸盐用于非自由基主导的高级氧化(AOP)降解污染物研究

采用两步煅烧法成功制备了钴锰双金属氧化物负载的石墨相氮化碳(CMCN)。锰氧化物主要以Mn3O4和MnCO3形式存在,钴氧化物以CoO形式存在。由于g-C_(3)N_(4)的存在,金属Mn和Co都分布均匀没有出现团聚现象。XPS表征结果表明,Co和Mn都具有2个价态存在于CMCN中,并且保持了g-C_(3)N_(4)的结构单元。通过对罗丹明B降解评估催化剂CMCN的催化降解性能。结果表明,在Mn和Co的协同作用下,罗丹明B降解率在1 min可达到99%以上。电子顺磁共振和淬灭试验表明,非自由基氧化(1O2)在罗丹明B降解过程中占主导地位。

氧化锌/石墨相氮化碳复合材料的制备及其光催化研究进展

光催化是一种环境友好型技术,能够有效解决环境污染和能源短缺问题,具有广阔的应用前景。其基本原理是半导体催化剂在光照条件下产生具有强氧化还原能力的活性物种,这些活性物种可用来净化污染物、制备氢气、碳还原等。氧化锌/石墨相氮化碳(ZnO/g-C_(3)N_(4))复合材料具有新颖的结构,以及优良的导电、防光腐蚀等性能,一直是光催化领域的关注热点。ZnO/g-C_(3)N_(4)能有效提高光生载流子的分离效率和可见光利用率,从而提高其光催化性能。主要介绍了ZnO/g-C_(3)N_(4)复合材料的发展现状、制备方法,以及该复合材料在光催化降解污染物、抗菌、析氢、CO_(2)还原等领域的应用,并对未来研究方向进行了展望。

石墨相氮化碳基二元直接Z型异质结研究进展

石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))作为一种无金属聚合物光催化剂,具有独特的性质和出色的性能,但g-C_(3)N_(4)光催化性能受光诱导电荷的快速复合、有限的光响应范围以及较弱的氧化能力等缺陷的制约,通过两种或两种以上半导体构建g-C_(3)N_(4)基异质结是解决以上缺陷的主要策略。综述了g-C_(3)N_(4)基直接Z型异质结的主要特征、光催化机理,详细介绍了基于g-C_(3)N_(4)的二元直接Z型异质结催化剂的制备及电荷载流子转移机制,同时指出目前存在的问题,并对未来发展的方向进行了展望。

石墨相氮化碳的非金属多元素掺杂改性研究进展

石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))因廉价易得、环境友好且催化活性好等优点,逐渐在催化和环境等领域成为研究热点。然而,单一g-C_(3)N_(4)存在对可见光的吸收效率低等缺点,采用元素掺杂实现g-C_(3)N_(4)的骨架结构的调整,是克服这一缺点的有效方法。对近年来有关非金属多元素组合掺杂的研究工作进行了系统总结,主要包括含氧、磷、硼和卤素等元素的二元和多元组合,并对非金属元素掺杂工作中存在的问题及未来发展方向进行了展望。

晶面异质结纳米二氧化钛/二维石墨相氮化碳复合材料的光催化性能研究

以晶面异质结纳米二氧化钛(TANT-HF)为负载物,二维石墨相氮化碳(2D-g-C_(3)N_(4))为载体,通过沉淀法合成TANT-HF/2D-g-C_(3)N_(4)复合材料,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、光致发光光谱(PL)等手段对合成的复合材料进行表征,并以罗丹明B为目标降解物探究了样品的光催化活性及其降解机理。结果表明:将具有{101}与{001}晶面异质结的TANT-HF与二维超薄的2D-g-C_(3)N_(4)进行复合,能够有效抑制光生电子和光生空穴的快速复合,对罗丹明B的降解率可达到99.99%,光催化降解过程中活性物种主要为羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O_(2)^(-))。

一种石墨相氮化碳/二氧化钛复合材料催化剂的制备方法

本发明涉及一种石墨相氮化碳/二氧化钛复合材料催化剂的制备方法,包括：将尿素、硫脲和二氧化钛通过研磨混合均匀,450-500℃焙烧20-30 min,将得到的固体用稀硝酸超声处理,离心,洗涤,烘干,

AuAg/石墨烯/氮化碳的制备及其在石化废水处理中的应用

通过将AuAg双金属和石墨烯与C_(3)N_(4)复合,合成了AuAg@G@C_(3)N_(4)复合光催化剂。利用XRD、IR、SEM、TEM、XPS、DRS、PL、电化学测试等技术对AuAg@G@C_(3)N_(4)的物相组成、表面形貌、电子结构、光学性质和表界面性质等进行了分析。AuAg双金属以核壳结构形式存在于G@C_(3)N_(4)表面。纳米Au的表面等离子共振效应可以拓宽复合光催化剂的光谱吸收范围,而第二金属Au的负载可以促进光生电荷的分离和传输。制备的AuAg@G@C,N4复合光催化剂应用于光催化降解石化污水中的苯酚,并表现出增强的光催化性能。经过100min的可见光反应,可以将初始浓度60mg·L^(-1)的苯酚降解97.9%,相应的表观反应速率常数达到0.0386min^(-1),是C_(3)N_(4)的13.3倍,并具有较好的光催化稳定性。

一种掺氮的二氧化钛／石墨相氮化碳光催化材料的制备方法

本发明属于环境材料技术领域．具体涉及一种光催化材料及其制备方法。将锐钛矿相纳米二氧化钛分散于二氯甲烷中。得到白色的悬浮液，然后向悬浮液中滴加异氰酸酯．并搅拌反应：再加入氰胺类化合物搅拌反应．减压抽滤得到二氧化钛／氰胺类复合物．煅烧并自然冷却．即制得掺氮的二氧化钛／石墨相氮化碳复合材料。本发明利用异氰酸酯作为桥连体．将氰胺类化合物与纳米二氧化钛以化学键的形式结合起来，在高温条件下，氮化碳在二氧化钛粒子表面原位生长，并且氮化碳和二氧化钛之间形成了具有电子传导能力的异质结．提高复合材料光催化性能。

光催化材料石墨相氮化碳的合成、改性及应用

石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))作为一种对环境温和的半导体材料,在光催化领域具有良好的应用前景。但是,纯g-C_(3)N_(4)因比表面积小、光生载流子分离难等缺点影响了其光催化性能,限制了其大规模应用,因此对g-C_(3)N_(4)进行改性使其光催化性能得到提升具有重要意义。从合成方法和改性策略出发,综述了近年来g-C_(3)N_(4)光催化剂的研究进展,并总结了g-C_(3)N_(4)光催化剂在废水处理降解污染物、产H_(2)及产H_(2)O_(2)等领域的应用发展。结果表明,改性后的g-C_(3)N_(4)光催化剂性能得到了巨大的提升。最后,对g-C_(3)N_(4)的发展方向进行了展望。

石墨相氮化碳在光催化苯甲醛氧化耦合制氢领域的研究进展

石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))是一类非金属聚合物半导体材料,具有良好的可见光响应、优异的化学稳定性和可调节的能带结构,在光催化分解水制氢、空气净化、环境修复等领域有着广阔的应用前景.目前,g-C_(3)N_(4)光催化分解水的研究主要聚焦析氢半反应,而牺牲试剂的氧化反应以及光生空穴则未被加以利用.光催化苯甲醇氧化反应具有较高的选择性,在光催化制氢的同时还能够获得苯甲醛.我们结合最新国内外研究成果,系统地综述了g-C_(3)N_(4)在光催化苯甲醇氧化耦合制氢方面的应用,从分子改性、显微结构及缺陷调控、非金属元素掺杂、金属负载和复合材料设计等5个方面介绍了g-C_(3)N_(4)光催化苯甲醇氧化提升性能的研究策略.重点总结了g-C_(3)N_(4)的结构和光生载流子分离效率对催化性能的影响,并对g-C_(3)N_(4)光催化苯甲醛氧化耦合制氢的后续发展进行了展望.

石墨相氮化碳基光催化剂研究进展

石墨相氮化碳是一种新型的非金属碳氮聚合物,具有优异的光催化性能。本文总结了近年来氮化碳光催化剂的设计与合成,对如何提高其光催化性能的相关工作进行了归纳总结,包括掺杂非金属元素和贵价金属、构建异质结、染料敏化、形貌调控等,并对石墨相氮化碳基光催化剂的后续应用和未来发展进行了展望。

水泥基硼掺杂石墨相氮化碳降解NO

通过对石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))和氧化硼(B_(2)O_(3))进行高温煅烧制备硼元素掺杂改性石墨相氮化碳(BCN),对其微观结构、形貌和光学特性进行表征。再以多孔水泥混凝土为光催化剂载体,研究掺杂g-C_(3)N_(4)和BCN的水泥基材料的力学性能和光催化降解NO性能。结果表明,B元素的引入会增大g-C_(3)N_(4)比表面积,改善水泥基材料对可见光的吸收,对NO的降解率达到40.7%。当掺杂BCN的质量分数达到水泥的6%时,水泥混凝土的7d抗压强度和28d抗压强度均达到最佳,分别为8.25MPa和14.4MPa;在可见光照射条件下,7d和28d光催化降解性能均达到最佳,分别为47%和63%。

氧磷共掺杂二维石墨相氮化碳的制备及光催化性能

以三聚氰胺、草酸铵和磷酸铵为原料,采用超分子自组装法和热聚合法制备氧磷共掺杂的二维石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4)),通过X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、氮气吸附脱附测试、紫外-可见光漫反射光谱、荧光光谱和电化学阻抗谱等手段对催化剂进行表征,以染料罗丹明B(RhB)在可见光下的降解来评价样品的光催化性能。结果表明:氧磷共掺杂使g-C_(3)N_(4)形貌由一维柱状变为二维堆叠片状,禁带宽度变窄,电子-空穴的分离效率提高,光催化性能提升。·O_(2)^(-)、·OH和h^(+)三种活性基团协同作用使样品对罗丹明B的降解率达到92.11%,在重复使用五次后降解率仍在85%以上,具有良好的稳定性。所制备的氧磷共掺杂二维g-C_(3)N_(4)降解罗丹明B的速率常数为0.01660 min^(-1),是纯g-C_(3)N_(4)的12.39倍,是由三聚氰胺-草酸铵超分子前驱体制得的g-C_(3)N_(4)的4.54倍。

石墨相氮化碳/壳聚糖复合材料对水中U(Ⅵ)的吸附性能与机理

针对核能发展与应用过程中产生的含铀废水所导致的环境铀污染难题,通过共混交联法将石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))负载在壳聚糖(CS)上,制备了复合材料-石墨相氮化碳/壳聚糖(g-C_(3)N_(4)/CS),用来吸附水溶液中的U(Ⅵ)。对g-C_(3)N_(4)/CS的表面性质和作用机制进行了分析。结果表明:g-C_(3)N_(4)/CS投加量为0.2 g/L,g-C_(3)N_(4)质量分数为20%,吸附时间为120 min,温度为308 K,pH=6条件下,g-C_(3)N_(4)/CS对U(Ⅵ)的最大吸附量达到324.45 mg/g。Langmuir等温模型和准二级动力学模型符合该吸附过程,是一个自发吸热过程。g-C_(3)N_(4)/CS对U(Ⅵ)的吸附机理主要为—NH,—OH,C—O,C=O,C—N等官能团与U(Ⅵ)发生的配位络合。g-C_(3)N_(4)/CS在循环再生实验中显示出良好的重复利用性。

金属掺杂石墨相氮化碳复合膜的制备及其光催化性能研究

通过简单的高温工艺合成了金属掺杂(Cu、Mg、Al、Ca)g-C_(3)N_(4),再将一维材料纳米纤维素(CNF-C)插入二维材料g-C_(3)N_(4)中,采用真空辅助抽滤法制备得到光催化复合膜,通过XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis DRS对所制备的g-C_(3)N_(4)/CNF-C复合膜的微观结构、化学组成和理化性质进行表征。结果表明,金属掺杂光催化剂的可见光催化活性得到改善,有利于污染物降解,减少了带隙,延长了可见光吸收;掺杂Cu的g-C_(3)N_(4)制备的复合膜对罗丹明B染料的降解表现出最高的光催化性能,7 h降解率达42.6%;掺杂Mg的g-C_(3)N_(4)的复合膜水通量约为未掺杂g-C_(3)N_(4)的3倍,达到了918.63 L/(h·m^(2)·bar)。

石墨相氮化碳复合材料催化分解水产氢研究进展

石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))具有特殊的能带结构和稳定的物理化学性能,可通过光照分解水产氢,但由于光生电子-空穴复合严重以及禁带宽度限制等问题,对于光的利用非常有限。将g-C_(3)N_(4)与其他光催化材料复合,可以降低电子-空穴的复合率并且拓宽吸收范围,从而提高光催化活性。介绍了g-C_(3)N_(4)复合材料的光催化产氢机理,综述了g-C_(3)N_(4)复合材料的制备方法及产氢性能,展望了未来g-C_(3)N_(4)复合材料的发展方向。

石墨相氮化碳在聚合物电解质膜中的研究进展

燃料电池因具有能源转换效率高、近零污染、低噪音等优点受到广泛关注。聚合物电解质膜作为燃料电池的重要组成部件之一,其性能优劣决定了电池的实际表现。为解决聚合物电解质膜在稳定性及离子传导率方面存在的不足,无机纳米材料掺杂作为常规的改性手段应用到聚合物电解质膜材料中。近年来,石墨相氮化碳(g-C_(3)N_4)因其独特的结构特征和优秀的物化性能,被广泛应用于聚合物电解质膜材料的制备和改性。本文主要综述了g-C_(3)N_4的结构和性质,总结了g-C_(3)N_4基复合膜的制备方法,重点对目前g-C_(3)N_4在聚合物电解质膜中的研究和应用情况进行了综述,展示了其在聚合物电解质膜改性方面的重要成果,并对其在该领域未来的发展做出展望。