热剥离g-C_(3)N_(4)纳米片的合成及光催化性能研究

以三聚氰胺为前驱体,合成块状g-C_(3)N_(4)(CN),再经简单的热剥离技术,成功制备多孔g-C_(3)N_(4)纳米片(CN-S)光催化剂。系统研究了不同热剥离时间对CN-S光催化还原Cr(VI)性能的影响。结果表明:经4 h热剥离后获得的样品CN-S(4h)比表面积和孔体积分别为191.88m^(2)·g^(-1)和1.109cm^(3)·g^(-1),而CN的比表面积和孔体积分别是7.82m^(2)·g^(-1)和0.092cm^(3)·g^(-1),说明热剥离可显著提升材料比表面积和孔体积,增加表面有效活性位点,延长可见光在其内部的多重散射,缩短光生电子-空穴对从材料内部迁移至表面的传输距离。此外,热剥离处理形成的碳空位可增强光生载流子分离效率。由此CN-S(4h)光催化还原Cr(VI)的效率达到99.0%。

半封闭一步热解法制备层状类石墨相C3N4及其性能表征

在半封闭系统中一步热解三聚氰胺,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、化学元素分析(EA)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析热解产物的结构和形貌,并用热重分析(TG)和荧光分析(PL)研究了产物的热稳定性和荧光性质。XRD分析表明随着热解温度的提高,产物由Melem逐步转变为石墨相结构;FTIR和XPS分析结果表明,产物主要由含有大量sp2C—N双键和sp3C—N单键的碳氮结构组成;TEM照片显示产物具有多层结构。研究结果显示,当热解温度达到650℃时,可以获得碳氮量比为0.738的类石墨相结构C3N4。所制备的C3N4起始热分解温度达到700℃,在460 nm具有较大半峰宽的荧光吸收峰。该文研究为大规模制备类石墨相C3N4提供了一种新方法。

固相反应合成ZnO/g-C3N4光催化剂及光催化性能

以乙酸锌、氢氧化钠和g-C3N4粉末为原料,并添加十二烷基苯磺酸钠粉末作为表面活性剂,采用室温固相研磨法制备了ZnO/g-C3N4光催化剂。并研究了复合材料的光催化性能。研究结果表明,经固相研磨后,会形成ZnO/g-C3N4复合材料,g-C3N4充分细化成薄片状。添加十二烷基苯磺酸钠粉末促进了g-C3N4发生相变。当g-C3N4含量较低时,产物的形貌呈现为纳米花,实际上是因为大量的氧化锌纳米片负载到g-C3N4片上。当g-C3N4含量较高时,产物为二维纳米片,由氧化锌纳米颗粒负载到g-C3N4片上。合成的ZnO/g-C3N4复合材料对亚甲基蓝表现出良好的可见光催化活性。

石墨相C_3N_4压致结构相变研究

将有机物三聚氰胺(C3N6H6)高温热解,得到了石墨相C3N4(g-C3N4)。利用同步辐射X射线衍射和金刚石对顶砧(DAC)高压技术,在室温下对g-C3N4进行了结构变化研究。实验结果表明,在16.57 GPa压力范围内,g-C3N4发生了压致结构相变,在6.6 GPa压力下,晶体结构由原来的石墨相转变为三斜相。使用Birch-Murnagha等温状态方程拟合出了样品的等温状态方程。

带状石墨相C_3N_4化合物的合成与表征

通过高温分解三聚氰胺制备富氮的g-C_3N_4微米级带状化合物,并对其纳米带的形貌和结构通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、化学元素分析(CEA)和X射线光电子能谱(XPS)进行表征.结果表明:制备的带状结构规则均一,带宽约为3～6μm,带长为数百微米或几毫米;样品的石墨相为C_3N_4结构.

探究光催化技术在水体污染物去除中的应用——以石墨相氮化碳(g-C3N4)为例

水体污染问题已引起全球范围内的广泛关注,而光催化技术在水体污染物处理方面展现出了愈发显著的应用潜力,本文以石墨相氮化碳(g-C3N4)为例,探究了其在光催化技术领域的研究进展,并选用亚甲基蓝这种典型的染料污染物作为去除对象,分析了光催化技术在水体污染物去除中的应用。

石墨相C_3N_4的高温高压研究

为了得到超硬相的C_3N_4,利用石墨相C_3N_4(g-C_3N_4)为实验的初始原料,利用六面项压机高温高压实验技术,对g-C_3N_4进行了高温高压研究.实验结果表明,在5.2 GPa、600℃和5.2 GPa、800℃两个压力和温度点,制备的样品经过X射线衍射(XRD)分析,样品仍然为g-C_3N_4,当温度升到1000℃时,发现样品发生了变化,经XRD和X光电子能谱(XPS)分析,g-C_3N_4完全分解为石墨.

染料敏化太阳能电池介孔石墨相C_3N_4对电极的制备及电催化性能研究

以氰胺为原料,通过硬模板法制备了介孔石墨相C_3N_4(mg-C_3N_4)。用mg-C_3N_4代替Pt制备染料敏化太阳能电池对电极,并对其电催化性能进行了研究。N2吸附数据表明所制备的mg-C_3N_4具有较高的比表面积(87.4m2/g)和较大孔体积(0.45cm3/g)。电化学阻抗谱分析表明所制备的mg-C_3N_4电极的电荷跃迁电阻为42.5Ω·cm2,证明mg-C_3N_4电极对I3-还原反应具有较高的电催化活性。以mg-C_3N_4电极作为对电极组装染料敏化太阳能电池,在100mW/cm2光照下(AM 1.5),电池的光电转换效率达到3.72%,比无孔石墨相C_3N_4对电极所组装染料敏化太阳能电池的光电转换效率提高了103%。

高温热缩聚制备石墨相g-C3N4的研究

采用高温热缩聚的方法在600℃制备出高比表面积的g-C3N4,利用XRD、SEM、TEM对材料的表面形貌、晶相进行分析研究,采用光电化学测试系统对材料的光电化学性能进行分析表征,结果表明在600℃高温下制备出的石墨相g-C3N4具有较高的比表面积,通过与低温下烧结的g-C3N4相比其表现出更高的光电性能。

TiO2纳米管/g-C3N4/石墨烯三元复合材料的制备及其催化果糖降解制备5-羟甲基糠醛的研究

以氧化石墨(GO)、石墨相氮化碳(g-C3N4)和P25TiO2为原料,采用碱性水热法制备了不同g-C3N4掺杂量的TiO2纳米管/石墨烯(TiO2NT/g-C3 N4/RGO)三元复合材料。利用XRD、FT-IR、TEM、XPS等表征手段对其物相结构、微观形貌进行分析,并通过微波辅助加热的方式将其应用于催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)。结果表明,当g-C3N4掺杂量为2%时,利用TiO2纳米管、g-C3N4和石墨烯的协同作用,复合材料催化果糖降解性能最好此时,5-HMF的产率达67.2%。

溶剂热法制备TiO2／g-C3N4及其光催化性能

采用溶剂热法合成了可见光响应的TiO_2/g-C_3N_4复合光催化剂,并对TiO_2/g-C_3N_4进行质子化处理。通过X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附BET法、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)和荧光光谱(PL)等方法对样品进行了表征,并以甲基橙(MO)光催化降解为模型反应,考察了可见光下制备的样品的光催化性能。结果表明,多孔TiO_2纳米晶与g-C_3N_4形成具有"芝麻饼"形貌的复合结构;TiO_2/g-C_3N_4复合光催化剂的光吸收带边扩展到465 nm,较TiO_2出现明显红移;TiO_2与g-C_3N_4能带匹配耦合,有效地抑制了电子与空穴的复合;质子化处理过程能够提高可见光区吸收强度和电子的传导能力,增强了TiO_2的光催化活性。

脉冲激光诱导液-固界面反应制备立方相C_3N_4纳米晶

β－Ｃ３Ｎ４是由Ｌｉｕ和Ｃｏｈｅｎ等［１～３］从第一性原理出发计算而预言的一种新型超硬材料，据Ｌｉｕ等提出的经验公式计算认为，β－Ｃ３Ｎ４的硬度为４２７ＧＰａ，具有接近金刚石的体模量（理论值为４３５ＧＰａ，实验值为４４３ＧＰａ）．Ｌｉｕ采用可变晶格模...

固相合成g-C_3N_4及其可见光催化还原水中六价铬

本文以尿素、二聚氰胺和三聚氰胺为原料,通过固相法得到g-C_3N_4粉末。使用射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)和透射电镜(TEM)等手段对催化剂的结构和性能进行了表征,并通过可见光催化还原水中六价铬的实验评价g-C_3N_4的光催化性能。实验结果显示:用硝酸室温处理g-C_3N_4粉末的光催化活性增强;反应体系中加入0.3 mmol/L的蔗糖、葡萄糖及草酸(牺牲剂)时,g-C_3N_4催化还原的活性均有提升,其中草酸作为牺牲剂、可见光照射100min时六价铬的还原率从8%提高到52%。

改性g-C_3N_4在光催化领域的研究进展

介绍了石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的电子性质、能带结构以及光学性质,讨论了各种提高g-C_3N_4活性的重要方法、机理及其优缺点,主要有掺杂改性、表面形貌改性、半导体复合改性等手段,简述了目前g-C_3N_4存在比表面积小、载流体复合率高、电子传递速度低等问题,并对g-C_3N_4的未来发展趋势进行了展望。

载银g-C_3N_4(Ⅰ)/g-C_3N_4(Ⅱ)同素异质结催化剂的制备及光催化固氮产氨性能

Ag作为助催化剂能够促进光电子的迁移,在光催化分解水制氢气、CO_2还原、重金属离子还原等反应中应用颇多,然而,到目前为止未见将Ag单质作为助催化剂用于光催化固氮产氨反应的报道。本工作制备了负载单质Ag的g-C_3N_4(Ⅰ)/g-C_3N_4(Ⅱ)同素异质结催化剂,并考察了其光催化固氮产氨的性能。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、荧光光谱(PL)、电化学阻抗谱(EIS)、光电流分析等手段对制备的催化剂进行了表征。结果表明,Ag以单质态存在于催化剂表面。所担载的Ag的等离子体效应一方面促进了催化剂对可见光的吸收,使反应体系能产生更多的光生电子-空穴对;另一方面使得光生电子能够在g-C_3N_4与Ag单质间迁移,提高了催化剂的电子-空穴分离效率。负载Ag后g-C_3N_4(Ⅰ)/g-C_3N_4(Ⅱ)同素异质结催化剂的铵离子产生速率为1.36mg·L^(-1)·h^(-1)·g_(cat)^(-1),相比未负载Ag时(0.59mg·L^(-1)·h^(-1)·g_(cat)^(-1))大幅提高,与Pt负载催化剂相当,并且是由单纯三聚氰胺和尿素制备的g-C_3N_4的4.9倍和3.4倍。除固氮反应外,制备的载银g-C_3N_4(Ⅰ)/g-C_3N_4(Ⅱ)同素异质结催化剂在光催化还原氧气制取双氧水的反应中也表现出优良的催化性能。

发动机排气门用钢5Cr21Mn9Ni4N中的M_7C_3相与热裂纹原因探讨

分析和测定了５Ｃｒ２１Ｍｎ９Ｎｉ４Ｎ钢中Ｍ７Ｃ３相的形貌特征及化学组成，并对钢中钙含量与Ｍ７Ｃ３相及铸、锻件热裂纹的关系进行了探讨。当该钢中钙含量大于０．００６８％及铸锭冷却过缓时，就易在该钢中形成大而脆的Ｍ７Ｃ３的晶界薄膜，使铸、锻件常常出现热裂纹。

碱金属及碱土金属掺杂石墨相-C3N4光催化材料研究进展

石墨相碳化氮(g-C3N4)作为一种成本低廉、化学性质稳定、带隙窄的光催化剂,一直是材料科学领域的研究重点。虽然g-C3N4存在光生载流子复合率高、可见光利用率低、比表面积较小等缺点,但由于其聚合物的本身特性适合制备g-C3N4基复合材料,从而可以通过引入其他化学元素或异质结对g-C3N4进行改进,提高其光催化活性。与非金属共价掺杂不同,碱金属、碱土金属改性g-C3N4具有金属掺杂的非局域化特性,其表面活性位点增多,载流子分离率降低并且能使能带位置发生改变,从而具有较好的光催化性能,因此成为一个新的研究热点。综合考虑经济性和实用性,目前用来改善g-C3N4性能的碱/碱土金属元素多为锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、钡(Ba)、镁(Mg)、钙(Ca)。现有的大部分数据表明,Li、Ca两种元素对g-C3N4的改性效果较好,尤其是Ca元素。同时结合不同制备工艺,如选择不同的前体,采用介孔材料作为催化剂载体,改变制备过程中的加热方式(控制升温速率、煅烧温度和时长),可以使g-C3N4的光催化活性进一步提高。虽然碱金属、碱土金属改性g-C3N4的理论依据是金属离子的引入会对能带结构和载流子迁移率产生影响,但金属离子与周围原子的相互作用和对能带的调控机理还未明确,实现碱金属/碱土金属可控改性g-C3N4也尚待研究。对碱金属、碱土金属改性g-C3N4的系统研究仍需继续进行大量的实验作为分析验证的基础。本文对国内外碱金属、碱土金属掺杂改性g-C3N4技术的发展现状进行了总结,归纳了改性g-C3N4的制备方法及应用范围,将改性g-C3N4在实际应用领域(氮氧化合物降解、光解水析氢、有机污染物降解)的光催化活性进行对比,按照掺杂元素种类和数量将其分为单掺杂和复合掺杂,并对其增强机理进行归纳整理,提出了当前碱金属、碱土金属改性g-C3N4发展所面临的问题,并对未来将要进行的工作及发展趋势进行了展望。

g-C3N4/石墨烯水凝胶复合光催化剂降解四环素研究

通过简便的水热处理合成了g-C3N4/石墨烯水凝胶(CGH)复合光催化剂,并用于降解水体中的四环素(TC)。CGH中石墨烯水凝胶的质量比会影响CGH的吸附和光催化降解能力,最佳CGH的比例为100∶10,在90 min内去除了74.6%的四环素。溶液初始pH和光催化剂投加量均对CGH-10降解四环素有较大的影响。复合光催化剂具有良好的稳定性,并且h+是反应体系中的主要活性物质。

真空加热和电子束辐照改性处理g-C_3N_4光催化剂

将真空加热与电子束辐照两种改性后处理过程引入非金属光催化剂类石墨相氮化碳(graphitic carbon nitride,g-C_3N_4)的性能改善中.这两种后处理方法都能有效地改善g-C_3N_4的光催化特性,不过电子束辐照方法更具有破坏性,会在一定程度上改变g-C_3N_4光催化剂本身的化学键和能带结构.根据后处理的实施参数,真空热处理(6.7±0.7 Pa,4 d,200?C)可以将原始的g-C_3N_4可见光光催化性能提高2.5倍,而电子束辐照(800 kGy,1.8 MeV,8 mA·s^(-1))可以提高至4.5倍.光催化循环实验显示了改性后光催化剂的循环稳定性,也保证了这两种后处理方式的进一步实施.

CDs/ZnO/g-C3N4三元组分协同作用促进光催化降解染料

以尿素、醋酸锌、柠檬酸为主要原料,采用浸渍-热聚合法分别制备了ZnO/g-C3N4和CDs/ZnO/g-C3N4复合材料,考察了2种催化剂在可见光下对罗丹明B的光降解效率。利用XRD、TEM、XPS、UV-Vis DRS、FTIR对催化剂进行了表征和评价。结果表明:石墨相氮化碳(g-C3N4)呈片状,ZnO呈棒状,碳点(CDs)平均直径约为10 nm,呈单分散排布,分散性较好;且CDs/ZnO/g-C3N4仍保持石墨相g-C3N4的晶型结构,三元组分相互协同作用使CDs/ZnO/g-C3N4在可见光下,光照时间为210 min,对质量浓度为8 mg/L的RhB溶液表现出优异的光催化性能,其降解罗丹明B的效果优于单体g-C3N4、ZnO及ZnO/g-C3N4,降解率可达到70%左右。