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。

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%。

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。

MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的构建及其可见光催化性能研究

本研究通过水热合成法和超声法成功构建MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)复合型光催化剂。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)以及紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)表征技术对复合型催化剂的物理化学特性进行分析。以光催化降解罗丹明B(RhB)为探针反应,探究可见光下不同质量比的MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)复合型光催化剂对RhB光催化降解性能的影响。实验结果表明,当MoS_(2)负载量为30%,光催化降解80 min时,10 mg/L的RhB溶液的降解率为96.7%。MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)复合催化剂相比于纯的g-C_(3)N_(4),MoS_(2)降解RhB的效果有显著地提高。光催化降解性能的提升归因于两半导体间MoS_(2)和g-C_(3)N_(4)异质结界面构筑,有效地抑制光生电子(e^(-))和空穴(h^(+))的复合,从而提高复合型光催化剂MoS_(2)/g-C_(3)N_(4)的光催化性能。

双配体Zn-MOF/g-C3N4复合材料的制备及光催化性能

为了进一步拓展MOF-5在光催化降解污染物方面的应用,本研究以MOF-5为原料,采用水解再生法使MOF-5水解并再生为一种新型、水稳定性好的双配体Zn-MOF(D-MOF),同时将其与g-C_(3)N_(4)耦合,制备出性能优异的光催化材料D-MOF/g-C_(3)N_(4)(DMG)。通过X-射线粉末衍射、扫描电镜、紫外-可见漫反射、N_(2)吸附-脱附等手段对复合材料DMG进行表征;采用光催化降解亚甲基蓝(MB)来研究复合材料的光催化活性,同时优化复合材料的最佳配比。结果表明:复合材料DMG有优异的光催化性能,经300 W氙灯照射60 min后对MB的降解率可达到92.79%,其降解速率分别是纯D-MOF和g-C_(3)N_(4)的1.62倍和6.49倍,同时对复合材料DMG进行光催化机理试验并提出其光催化降解MB的可能机理。本研究为水稳定性较差的金属-有机框架材料的优化提供了一种新的思路。

g-C3N4/ZnO复合材料的制备、表征及可见光催化性能

以一步法原位合成了g-C3N4/ZnO异质结复合材料,评价其在可见光下降解亚甲基蓝（MB）的光催化活性,并探讨了g-C3N4/ZnO的光催化机制。运用XRD、FTIR、SEM和UV-Vis DRS对所合成的复合材料进行表征。结果表明,经复合后g-C3N4和ZnO紧密结合,构建了异质结,提高了光生电子空穴的分离效率,并且在可见光区表现出较强的光响应性;当g-C3N4的质量分数为19%时,复合材料g-C3N4/ZnO降解MB的反应速率常数为0.020 6 min-1,是纯g-C3N4的3.8倍。催化剂重复使用5次,仍保持较高的光催化活性。

g-C3N4/ZnO复合光催化剂的制备及其光催化活性

以硝酸锌、三聚氰胺、氢氧化钠为原料,采用回流法合成g-C_3N_4/Zn O复合光催化剂。利用傅里叶红外光谱(FTIR),X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及N_2吸附-脱附(BET)等技术对所合成样品的组成和形貌进行表征。在模拟太阳光条件下,以亚甲基蓝为模拟污染物评价催化剂的活性。结果表明,g-C_3N_4加入量为5wt%,煅烧温度500℃,煅烧时间2 h条件下制备的复合光催化剂具有最佳的光催化活性。5wt%g-C_3N_4/Zn O复合光催化剂在反应40 min时对亚甲基蓝的降解率可达到98.5%,其光催化降解速率为纯Zn O的2.8倍。

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。

ZnFe_2O_4/g-C_3N_4对甲基橙的紫外光催化降解行为

采用浸渍法制备了铁酸锌/石墨烯氮化碳(ZnFe_2O_4/g-C_3N_4)负载型光催化剂,对制得的催化剂样品进行了表征,并考察了其在紫外光下对甲基橙的降解效率。结果表明:ZnFe_2O_4/g-C_3N_4催化剂对甲基橙的降解催化活性明显提高,并随着ZnFe2O4掺杂量的增加而增大,ZnFe2O4掺杂量为6.0%(wt,质量分数)制得的ZnFe2O4/gC3N4对浓度10mg/L甲基橙140min后的紫外光降解率达100%。

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。

ZnO/g-C_3N_4复合材料的制备及其光催化性能研究

采用一步法成功制备了氧化锌/石墨相氮化碳(ZnO/g-C_3N_4)复合光催化材料,通过XRD,SEM,TEM,FT-IR和UV-vis DRS对所得样品的微观形貌和吸光特性进行了表征.结果表明,ZnO颗粒均匀分布在片状g-C_3N_4表面上,ZnO/g-C_3N_4最大光吸收边的位置相对于纯相ZnO发生了明显的红移.利用光催化降解甲基橙溶液评估了所得样品的光催化活性,发现ZnO/g-C_3N_4复合材料的光催化效率远高于纯相ZnO和纯相g-C_3N_4,分别达到ZnO的14倍和g-C_3N_4的9倍.复合材料光催化性能得以提升的主要原因有两点:复合样品材料具有比纯相ZnO更大的光吸收范围,提高了太阳光的利用率;ZnO纳米颗粒与g-C_3N_4紧密耦合形成的异质结构有效促进了光生电子-空穴对的分离.

g-C_3N_4-ZnO复合物的简易制备及其紫外光催化活性

通过简易的高温煅烧法制备出g-C_3N_4-ZnO复合物。通过HRTEM,FESEM等技术对复合物的形貌结构进行表征;通过XRD,FTIR,XPS等手段对复合物的化学价态、组分以及相互关系进行分析。催化实验表明,gC_3N_4-ZnO复合物在紫外光照射下,对罗丹明B(RhB)具有很强的催化活性。经过与g-C_3N_4复合,ZnO的光催化活性提高了2.73倍。而且,g-C_3N_4-ZnO复合物的光催化活性还具有良好的稳定性。实验证明,经过5次循环使用,g-C_3N_4-ZnO复合物的催化活性没有明显降低。

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.

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。

g-C_3N_4/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-C_3N_4/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-C_3N_4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-C_3N_4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。

功能化g-C3N4的制备及对UO22+的去除研究

本研究通过制备g-C3N4,并对其功能化接枝亲铀官能团制备出功能化g-C3N4,用来吸附水体中的放射性核素铀。实验采用XRD、FTIR表征方法对功能化g-C3N4进行结构表征,探究了其结构和接枝效果。此外,实验通过设置单一变量(时间、温度、初始浓度)梯度实验,分析功能化g-C3N4在不同条件下对模拟含铀废水中铀的吸附效果,得出了多种因素(时间、温度、初始浓度)对功能化g-C3N4吸铀性能的影响,测定了功能化g-C3N4的吸附剂性能和最佳吸附条件。通过对吸附数据的整理,做温度吸附模型以及动力学方程拟合,探究了功能化g-C3N4的吸附方式。

ZnO/g-C3N4微纳米材料的制备及其性能研究

用Zn(NO3)2、ZnCl2、C4H6O4Zn·2H2O及三聚氰胺为原料,采用热解法合成ZnO/g-C3N4复合光催化剂。为了对合成产物的组成、形貌及光吸收性能进行表征,我们利用了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及UV-Vis等。研究了不同物质含量热解及ZnO的含量对合成产物的影响,并且以六价铬为污染模拟物,对合成的ZnO/g-C3N4进行光催化进行评价。结果表明ZnO/g-C3N4复合材料有更优秀的光催化性能,用氯化锌为2. 5 wt%、热解温度为510℃、保温时间120 min时,合成的ZnO/g-C3N4光催化性能最佳,用氙灯照射270 min后,对六价铬溶液的降解率达到了93. 19%,比用样条件下单一的g-C3N4光催化性能提高了44. 92%。

ZnIn2S4/g-C3N4异质结光催化剂的制备及可见光降解甲硝唑的研究

本研究以甲硝唑为污染底物,分析ZnIn2S4/g-C3N4光催化剂的光催化降解性能、降解动力学和反应催化机理.采用水热和超声相结合的方法将ZnIn2S4负载到g-C3N4上,通过改变ZnIn2S4负载量得到不同ZnIn2S4含量的ZnIn2S4/g-C3N4异质结光催化剂.利用多种表征手段分析样品的结构、组成、形貌和光吸收等.实验结果表明ZnIn2S4/g-C3N4的结构是分层异质结构,当ZnIn2S4负载量为30%时,ZnIn2S4/g-C3N4催化剂的催化活性最佳,氙灯下2 h对甲硝唑的光催化降解率达到了90%.

ZnIn2S4/g-C3N4光催化降解水中痕量药物卡马西平

本文采用水热合成法制备ZnIn2S4/g-C3N4复合催化剂应用于水中痕量药物卡马西平(CBZ)的太阳光催化降解,探究实际河水中固体颗粒(SS),无机盐(IS)和溶解性有机物(DOM)对催化剂活性的影响以及ZnIn2S4/g-C3N4/浮石负载型催化剂光催化CBZ效果.结果表明,质量比为20:1ZnIn2S4/g-C3N4的光催化活性高于ZnIn2S4,ZnIn2S4与g-C3N4异质结构加速了电子-空穴对的分离并抑制其复合、ZnIn2S4/g-C3N4中孔的增多和比表面积的增加有效提高了催化剂活性.水质参数对催化剂活性的影响顺序为DOM>IS>SS,过滤后河水中CBZ的光催化速率常数比原水提高了13倍;125mg/L催化剂投加量和太阳光照射240min后,100μg/L的CBZ被完全降解.动态试验中CBZ的光催化效率随水流速度的增大而下降;流速5m L/min下循环4次,ZnIn2S4/g-C3N4/浮石光催化降解与矿化CBZ的效率分别为86.4%和43.9%.

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。