热聚合法制备ZnO/g-C_3N_4复合光催化剂及其光催化性能研究

以尿素、乙酸锌为前驱体,采用热聚合方法制备ZnO/g-C_3N_4复合光催化剂。通过X射线衍射、扫描电镜、红外光谱、紫外-可见光光谱及X射线电子能谱,对样品的晶体结构、形貌及光学性质进行表征。以紫外灯为光源,以酸性红(AR)为废水降解模型考察复合材料的光催化活性。结果表明:制得的复合光催化剂光催化性能要好于纯g-C_3N_4,且当ZnO∶g-C_3N_4=0.5∶1(摩尔比)时,光催化活性最高。复合后的光催化剂对反应底物有更强的吸附能力,能更有效地抑制电子-空穴的复合。进一步对AR的降解机理进行了探讨,发现超氧根自由基(O-·2)是使AR有效降解的活性物种。

g-C3N4/ZnO复合光催化剂降解污染物的研究进展

ZnO具有光催化活性强、稳定性高等优点,然而,ZnO禁带宽度大,只能吸收紫外光,太阳能利用率低;且其光生电子易与空穴复合,量子效率低。g-C3N4是一种窄带隙半导体,与ZnO复合形成异质结,不仅可以提高太阳光利用率,而且能加快载流子转移,提高光催化性能。通过文献研究综述了g-C3N4/ZnO复合光催化剂的四种复合形式,以及g-C3N4、ZnO与其他物质复合而成的三元、四元复合材料,并对g-C3N4/ZnO复合光催化剂的未来发展方向进行了展望。

ZnO/g-C_3N_4复合型光催化剂的制备及其光催化性能

以三聚氰胺(C_3H_6N_6)为前驱体,采用热解法合成类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),再将其与乙酸锌[Zn(CH3COO)2·2H2O]以不同质量比复合煅烧法合成光催化剂Zn O/g-C_3N_4,并用SEM、XRD和DRS等对其进行了表征分析.以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,考察了Zn O/g-C_3N_4光催化剂的可见光催化性能;探究了添加不同活性物种捕获剂后对可见光催化性能的影响,进而推测了MB的降解机理.结果表明,与单纯的Zn O和g-C_3N_4相比,Zn O/g-C_3N_4复合型光催化剂的光催化性能有所提高,其中Zn O的含量为0.05wt%时光催化性能最佳,降解率能达到80%;羟基自由基(·OH)、光生空穴(h+)和超氧自由基(·O-2)是使MB有效降解的活性物种.

Ag/g-C3N4复合微纳米光催化剂的合成及其降解性能

以尿素为原料,通过高温热缩聚法制备出石墨相氮化碳(g-C3N4),并通过超声剥离,破坏g-C3N4层状结构,得到分散的片状结构。将不同量的硝酸银配成银氨溶液,抗坏血酸将其还原成银,并在搅拌下沉积在g-C3N4的表面,得到不同银负载量的Ag/g-C3N4。利用X-射线衍射仪、纳米粒度仪以及红外光谱仪对其进行表征。最后在紫外-可见光谱仪的测试下,通过降解甲基橙和罗丹明B,比较光催化剂对降解物的选择性降解。结果表明:在可见光的照射下,由90mg硝酸银与100mgg-C3N4制备的复合光催化材料表现出最佳的降解效果,远大于复合之前g-C3N4的降解效果。而且对罗丹明B的降解性大于甲基橙,表明光催化材料对降解物具有选择性。

g-C_3N_4/ZnO复合光催化剂的制备及其可见光光催化性能的研究

采用缩聚法合成了类石墨氮化碳(g-C3N4),并与商品ZnO复合得到新型复合光催化剂g-C3N4/ZnO。采用XRD、SEM和UV-vis DRS对催化剂进行了表征。以300 W的卤钨灯为光源(λ>420 nm),以罗丹明B(RhB)为目标降解物进行了光催化实验。结果表明,与单纯的ZnO和g-C3N4相比,g-C3N4/ZnO复合催化剂的光催化性能有所提高,其中g-C3N4含量为7.0 wt%时光催化性能最好。

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。

g-C_3N_4/C@Bi_2MoO_6复合光催化剂的制备及其光催化活性

通过水热合成法和液相沉积法制备g-C_3N_4/C@Bi_2MoO_6复合光催化剂,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、氮气吸脱附、紫外-可见漫反射等技术对其进行表征。研究了可见光下g-C_3N_4/C@Bi_2MoO_6催化降解罗丹明B(Rh B)的影响因素,并对其光催化反应机理进行初步探讨。实验结果表明:g-C_3N_4掺杂量为60%(w)时g-C_3N_4/C@Bi_2MoO_6的光催化活性最高;在60%g-C_3N_4/C@Bi_2MoO_6的投加量为1.00 g/L、初始Rh B质量浓度为2.50 mg/L、可见光照射150 min的条件下,Rh B的降解率达到97.90%;在g-C_3N_4/C@Bi_2MoO_6光催化降解体系中,h^+和·O_2^-是主要活性物种。

ZnO/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂降解及产氢性能研究

本文采用热聚合法和水热法成功制备了ZnO/g-C_(3)N_(4)系列复合光催化剂,并对所制备样品的结构、形貌和光吸收性能等进行了表征和测试,通过在可见光照射下降解亚甲基蓝(MB)和光解水产氢评估了样品的光催化性能。实验结果表明,制备的ZnO/g-C_(3)N_(4)系列复合光催化剂性能均优于ZnO和g-C_(3)N_(4)样品。此外,当ZnO和g-C_(3)N_(4)的摩尔比为1∶1时,所制备ZnO/g-C_(3)N_(4)复合样品的光催化性能最好。一方面,此样品仅在30 min后便达到了94.36%的降解率,其降解速率分别是ZnO和g-C_(3)N_(4)的5.6和6.7倍;另一方面,此样品6 h光解水产氢量为11.75 mmol,产氢速率是g-C_(3)N_(4)的7倍。研究表明,所制备的ZnO/g-C_(3)N_(4)系列复合光催化剂在降解污染物和光解水产氢方面均展现出了优异的性能。同时,本文还对ZnO/g-C_(3)N_(4)系列复合光催化剂的光催化降解和产氢机理进行了研究。

ZnO/g-C_3N_4复合光催化剂制备及其光催化性能研究

以硝酸锌、三聚氰胺为原料,采用热解法合成Zn O掺杂g-C_3N_4复合光催化剂。利用XRD、SEM、UV-Vis等对合成产物的组成、形貌及光吸收性能进行了表征。研究了热解温度及Zn O的掺杂量对合成产物性能的影响,并以亚甲蓝溶液为模拟污染物,对合成Zn O/g-C_3N_4进行光催化性能评价。结果表明:Zn O掺杂有利于提高Zn O/g-C_3N_4复合材料的光催化性能,当热解温度为650℃、保温时间为60 min、Zn O的掺杂量为2.5wt%时,合成的Zn O/g-C_3N_4光催化性能最佳,在高压汞灯照射240 min时,对亚甲蓝溶液的降解率为84.1%,比同条件下单一g-C_3N_4光催化性能提高26.2%。

CuO/g-C_3N_4复合光催化剂光催化降解甲基橙

选用Cu（NO3）2和g-C3N4为原料,将两种原料溶解,蒸发,500℃焙烧制得CuO/g-C3N4复合光催化剂,在太阳光下催化降解甲基橙。结果表明,通过正交实验得到最佳反应条件为：甲基橙溶液pH=3.8,温度（15-25）℃,CuO与g-C3N4质量比3∶10,催化剂用量10 mg,反应时间3 h,甲基橙最大降解率为64.6%。

复合光催化剂ZnO/CoO/g-C_(3)N_(4)的制备及性能研究

为了弄清复合光催化剂ZnO/CoO/g-C_(3)N_(4)的制备和性能,采用XRD和SEM对材料进行表征和分析,研究了煅烧温度和ZnO/CoO与g-C_(3)N_(4)质量比的影响。以亚甲基蓝(MB)作为模拟污染物,研究了ZnO/CoO/g-C_(3)N_(4)的光催化性能,并通过电化学工作站研究了其电化学性能。结果表明:煅烧温度为550℃、ZnO/CoO与g-C_(3)N_(4)的质量比为1∶0.5的样品XRD效果最好;与单一或双组分体系相比,ZnO/CoO/g-C_(3)N_(4)三组分复合体系具有更好的光催化和电化学性能。

g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用高温煅烧法制备了类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与TiO_2(P25)复合得到g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂。采用XRD、FT-IR、UV-Vis/DRS、SEM等方法对制备的复合光催化剂进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/TiO_2的可见光催化活性。结果表明:通过复合,g-C_3N_4/TiO_2的吸收波长向可见光区域移动;当gC_3N_4与TiO_2复合质量比为4∶1时,所得到的g-C_3N_4/TiO_2(4∶1)复合光催化剂的催化活性最佳,其对MB的可见光催化活性是g-C_3N_4的2.74倍。

N-TiO2/g-C3N4复合光催化剂的制备及其光催化性能

采用水热法制备N掺杂TiO2,将其与二氰二胺混合进行高温焙烧合成N-TiO2/g-C3N4复合光催化剂。采用XRD、UV-Vis、N2吸附-脱附和SEM等对催化剂进行微观结构表征,以200W氙灯模拟光源并过滤掉420nm以下的紫外光,对比研究TiO2、g-C3N4、N-TiO2和复合光催化剂对罗丹明B的可见光降解性能。结果表明,N掺杂后TiO2的禁带宽度降低,催化活性提高;而复合光催化剂可见光吸收边距相对N-TiO2进一步红移,禁带宽度为2.75eV,降解罗丹明B的一级动力学常数k可达0.12158min-1,是g-C3N4、N-TiO2的2倍;复合催化剂重复使用4次后,对罗丹明B的降解率仍达92%以上,表明催化剂具有较好的光催化活性和稳定性。

g-C_3N_4/Bi_2O_3复合型催化剂的制备及光催化性能研究

采用碾磨-焙烧法制备得到了g-C3N4/Bi2O3复合型催化剂.利用XRD、SEM、FT-IR、XPS、DRS及PL对所得样品进行了表征.以甲基橙溶液为模拟有机污染物,考察了g-C3N4/Bi2O3复合型催化剂的可见光催化性能.结果表明,复合结构的g-C3N4/Bi2O3催化剂光谱响应范围拓宽至可见光区域,且g-C3N4/Bi2O3复合型催化剂的催化性能均明显优于单组分.其中,50 wt%g-C3N4/Bi2O3复合物对甲基橙可见光降解性能最佳.催化活性提升的主要原因是复合结构的形成有效促进了光生电子与空穴对的分离.此外,活性物种捕获实验结果表明,光生空穴(h+)及超氧自由基(·O-2)为该光催化反应过程中的主要活性物种.

一步原位锻烧法制备Ag/CeO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂及其性能

以三聚氰胺、硝酸铈和硝酸银为原料,通过一步原位固相煅烧法制备了Ag/CeO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂材料。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射吸收谱(UV-Vis DRS)等对制备出的样品进行了表征测试。以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,对样品的可见光催化性能进行了测试。结果表明,Ag/CeO_(2)/g-C_(3)N_(4)的光催化反应速率常数是纯g-C_(3)N_(4)的3.82倍,证明了Ag和CeO_(2)共掺杂的协同效应有效提高了g-C_(3)N_(4)的光催化性能。

ZnS/g-C_3N_4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-C_3N_4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-C_3N_4相比,ZnS负载量为5wt%的ZnS/g-C_3N_4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-C_3N_4所形成的异质结构提高了光催化效率。

Fe@Fe_2O_3/g-C_3N_4复合光催化剂的制备及其性能

通过高温煅烧三聚氰胺制备了石墨相氮化碳g-C_3N_4,再以硼氢化钠(NaBH_4)为还原剂,室温下还原氯化高铁(FeCl_3·6H_2O)制备出了具有核壳结构的Fe@Fe_2O_3纳米线。然后分别通过超声法和溶剂热法制备了Fe@Fe_2O_3/g-C_3N_4复合光催化剂,并利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等表征方法对其进行表征。所得样品的光催化性能通过在可见光下(λ≥400 nm)光催化降解罗丹明B(RhB)溶液来评估。研究表明,超声法制备的Fe@Fe_2O_3/g-C_3N_4复合催化剂具有优良的可见光催化性能,其催化活性明显高于单组分的催化活性,一般认为Fe@Fe_2O_3与g-C_3N_4之间有一定的协同作用,从而可以提高材料的催化活性。同时,研究发现该催化体系中起关键作用的主要活性物种是超氧自由基。

Ag/g-C_3N_4光催化剂的制备及降解印染废水研究

通过加热AgNO_3和g-C_3N_4成功制备了Ag/g-C_3N_4复合材料,以X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(XPS)、光致发光光谱仪(PL)等分析手段对所合成样品的结构和形貌等进行表征,结果表明:在Ag/g-C_3N_4复合材料中,Ag以原子形式存在,Ag的加入减少了g-C_3N_4的团聚现象。以亚甲基蓝为模拟印染废水,分析Ag/g-C_3N_4中Ag质量分数对催化性能的影响,结果表明:3%Ag/g-C_3N_4表现出最优的光催化性能。

SnWO4/g-C3N4复合光催化剂降解亚甲基蓝溶液

采用溶剂热法制备SnWO4/g-C3N4复合光催化剂,在可见光降解亚甲基蓝实验中研究复合催化剂的光催化性能。考察催化剂投加量、亚甲基蓝溶液初始浓度、溶液pH值、盐效应对光催化性能的影响及SnWO4/g-C3N4复合光催化剂的重复利用性。实验结果表明,在催化剂投加量1.0g·L^-1、亚甲基蓝溶液初始浓度15mg·L^-1和溶液pH值7.08时,在可见光条件下反应3h,亚甲基蓝溶液脱色率达到94.2%;NaCl对光催化降解亚甲基蓝具有抑制作用,加入10mmol·L^-1的NaCl溶液后亚甲基蓝的脱色率降为76.0%;复合光催化剂循环使用5次后,暗吸附后光照3h,亚甲基蓝溶液的总脱色率仍可达到78.7%,重复利用性良好。

g-C3N4/BiVO4复合光催化剂的合成及其光催化活性研究

以g-C3N4和BiVO4为主要原料,用高温水热法合成出BiVO4/g-C3N4复合催化剂。采用X-射线衍射(PXRD)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis),对复合催化剂BiVO4/g-C3N4的结构进行表征。在可见光下,考察此复合催化剂对亚甲基蓝的降解性能。研究发现,复合催化剂具有g-C3N4和BiVO4结构特征,在X-射线衍射峰上显示出轻微的宽化,质量比为10%的BiVO4/g-C3N4光催化剂降解活性最好,其降解率在360分钟能达到70.6%。