g-C3N4/TiO2@Ag复合材料的制备及可见光催化性能研究

以g-C_3N_4和表面沉积Ag的TiO_2微球为原料,超声混合制备了g-C_3N_4/TiO_2@Ag复合材料.采用FT-IR,XRD,XPS,SEM,DRS,UV-Vis和PL等表征手段对材料的结构、形貌及光学性能进行了表征,在可见光照射下测试了其对亚甲基蓝溶液(MB)的光催化活性.结果表明,该复合材料分离光生电子与空穴效率高,对MB的光降解率为97.4%,高于TiO_2@Ag(65.5%)和g-C_3N_4/TiO_2(89.7%)的降解率.

g-C_3N_4/TiO_2复合材料光催化降解布洛芬的机制

以TiCl_3为TiO_2钛源,二聚氰胺为g-C_3N_4前驱体,制备了g-C_3N_4/TiO_2复合材料;通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和紫外可见光吸收光谱(UV-vis)等对g-C_3N_4/TiO_2复合材料进行形貌、元素和催化活性的表征.结果表明,TiO_2能很好地依附在g-C_3N_4的表面;吸收光发生了红移,扩大了TiO_2的吸收光谱范围;催化剂活性实验研究表明g-C_3N_4与TiO_2按1:9的质量掺杂比例制备出的g-C_3N_4-10/TiO_2复合材料对布洛芬(IBU)的光催化降解效果最好;实验同时研究了g-C_3N_4-10/TiO_2复合材料对IBU光催化降解的影响机制.IBU的光催化反应符合准一级动力学规律;酸性环境下有利于IBU的降解;使用异丙醇作为·OH分子探针,检测到·OH存在于g-C_3N_4/TiO_2光催化体系中,并计算得出·OH的贡献率为73.7%,表明·OH在降解中起到主要作用.

基于g-C_3N_4/Ag/TiO_2基底上RhB的催化降解过程研究

表面增强拉曼光谱(SERS)具有无与伦比的光谱性能,因此在分析化学、催化等领域得到了广泛的关注,在适当的条件甚至可以做到单分子水平检测。SERS可以得到分子的振动能级信息,而且具有很高的灵敏度和选择性,尤其在表面、界面研究方面具有较大的优势。因此我们制备了具有较好催化性能的TiO_2,在它的表面沉积了贵金属Ag,然后再掺杂g-C_3N_4,形成g-C_3N_4/Ag/TiO_2复合催化剂。通过修饰和掺杂,催化剂的吸收从紫外区移动到可见区,同时光生载流子受到了抑制,因此材料的催化性能得到了提高。我们以RhB染料作为探针分子,用SERS研究了该分子的催化降解过程。

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。

g-C3N4/TiO2复合光催化剂的制备及其性能研究

以四异丙醇钛和三乙胺为原料,通过水解法合成TiO2。三聚氰胺于580℃煅烧得到g-C3N4,g-C3N4与TiO2按一定比例混合,在超声波条件下加入适量的甲醇得到复合材料g-C3N4/TiO2。以甲基橙为光催化反应模型考察了复合材料的紫外光催化活性。结果表明,g-C3N4/TiO2具有良好的光催化活性,用量3%时,甲基橙脱色率达96.6%。

TiO2/g-C3N4复合光催化剂的制备及可见光降解罗丹明B研究

通过溶胶-凝胶法在TiO2的制备过程中掺杂入石墨相氮化碳(g-C3N4),一步反应得到TiO2/g-C3N4复合光催化剂。分别采用TEM、XRD、FTIR和UV-Vis表征手段进行催化剂的微观形貌、晶型、活性官能团和光利用率分析。以光催化降解罗丹明B(RhB)为探针反应,对复合光催化剂在不同制备条件及不同催化条件的催化活性进行了研究。结果表明,g-C3N4成功掺入TiO2中,形成TiO2/g-C3N4异质结构,并扩大了光吸收范围。其中,TiO2与g-C3N4的质量比为0.9、500℃煅烧2h所得材料的光催化性能最佳。当TiO2/g-C3N4-0.9的投加量为100mg/L,废水中RhB浓度为1×10-5mol/L,pH值为6.5,可见光下反应180min后,对罗丹明B的降解率可达到58.9%,其在弱酸弱碱环境也同样适用,且稳定性好,重复利用5次以后催化效果仍能达到58.1%。同时对其反应机理进行探究,罗丹明B的光催化反应符合准一级动力学模型,在反应体系中起主要作用的活性物质为·O-2,计算得其贡献率为75%。

g-C_3N_4/TiO_2对亚甲基蓝光催化性能研究

采用偏钛酸为钛前驱体,三聚氰胺为氮源,制备g-C3N4/TiO2复合纳米光催化材料,研究不同原料配比、焙烧温度及不同焙烧时间制备的g-C3N4/TiO2光催化材料对亚甲基蓝以可见光激发降解亚甲基蓝溶液,考察其光催化活性,采用紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱、三维荧光(FS)光谱进行机理研究。

表面负载型g-C_3N_4/TiO_2复合催化剂的制备及可见光催化还原Cr(Ⅵ)的性能研究

采用热聚合-溶剂热法得到表面负载型g-C_3N_4/TiO_2复合材料,其结构组成、形貌和光电性质通过XRD、TEM、HRTEM、FT-IR、BET和UV-vis测试分析.结果表明TiO_2纳米小颗粒负载于微米级片状g-C_3N_4表面,形成稳定的g-C_3N_4/TiO_2固-固异质结构,扩大了光响应范围、显著提高光生载流子的分离效率.在可见光催化还原水中Cr(Ⅵ)的过程中,g-C_3N_4的质量百分含量是影响光催化活性的重要因素,g-C_3N_4/TiO_2-C具有最高的光催化活性和良好的稳定性.依据实验结果和光电流响应实验给出光催化反应机理.

g-C_3N_4/TiO_2纳米管阵列的制备及光催化性能的研究

目的获得在可见光下光催化活性较好,且可回收、可重复利用的光催化材料。方法在钛基底上采用阳极氧化法制备Ti O2纳米管阵列(Ti O2 NTAs),将Ti O2 NTAs在10%尿素溶液中浸渍不同时间后,在氮气保护下高温热分解,制备g-C_3N_4/TiO_2 NTAs复合薄膜。采用XRD、SEM、TEM对复合薄膜进行物相及形貌的表征,在可见光照射下,通过亚甲基蓝溶液的催化降解实验来评估复合薄膜的光催化活性。结果在10%尿素溶液中浸渍不同时间后所获得的g-C_3N_4/TiO_2 NTAs样品,其可见光催化活性均较纯Ti O2 NTAs有所提高,而且随浸渍时间的增加,其可见光催化活性依次增加。浸渍时间为6 h的g-C_3N_4/TiO_2 NTAs样品,在可见光下的光催化活性最高,在120min内对亚甲基蓝的降解率可达73%。继续增加浸渍时间,所获得的Ti O2 NTAs样品的可见光催化活性有所降低。结论 g-C3N4与Ti O2 NTAs复合,可以有效提高Ti O2 NTAs的光催化活性,其原因是g-C3N4的复合提高了载流子的传递效率,同时也提高了对可见光的吸收。

Bi2O3/g-C3N4/TiO2三元复合物的制备及其可见光催化活性研究

以工业纳米Ti O2,三聚氰胺(C3H6N6)和硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)为原料,通过高温煅烧制备Bi2O3/gC3N4/Ti O2三元复合物,采用XRD、XPS、FT-IR、UV-vis、PL光谱等对其结构进行了表征。结果表明g-C3N4和Bi2O3分散覆盖在Ti O2表面,形成具有异质结结构的Bi2O3/g-C3N4/Ti O2三元复合物,其带隙降低,对可见光的吸收增强,电子和空穴通过在Bi2O3、g-C3N4和Ti O2三者界面间的转移有效延长了光生载流子的寿命,从而提高光催化效率。以亚甲基蓝为目标污染物评价其光催化活性。结果表明,当Ti O2与C3H6N6质量比为1∶2.5,Bi(NO3)3·5H2O含量为0.35%,煅烧温度为520℃,煅烧时间为5 h时制得的Bi2O3/g-C3N4/Ti O2三元复合物(即0.35Bi/C/T)活性最高,LED灯(12 W)光照180 min后对10mg/L亚甲基蓝溶液降解率达98.1%。

木质基g-C_3N_4/TiO_2复合涂层的制备及光催化性能表征

为改善木材易污染,易霉变的缺点,采用真空浸渍和液相沉淀法,将g-C_3N_4/TiO_2复合涂层负载于木材表面,对木材进行功能化改良,赋予木材光催化自清洁功能。使用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射、傅里叶红外光谱表征样品的表观形貌、相结构等。以罗丹明B为目标污染物,利用UV-VIS分光光度计测量降解效率,检测负载g-C_3N_4/TiO_2复合涂层的木质基材光催化性能。结果表明:g-C_3N_4/TiO_2复合涂层成功负载于木材表面,g-C_3N_4与TiO_2相互掺杂有效地提高了两者的光催化活性,负载g-C_3N_4/TiO_2复合涂层的木质基材具有一定的光催化功能。

g-C_3N_4/TiO_2可见光催化降解硝基苯废水

为探索可见光催化在硝基炸药酸碱性废水处理中的应用,以50mg/L硝基苯为例,采用工业级钛白粉、三聚氯氰和三聚氰胺为原料,制得一种具有可见光响应的g-C_3N_4/TiO_2复合催化剂,考察其在可见光照射下、pH值为1~14时催化降解硝基苯废水的适用性与稳定性。结果表明,与传统光催化剂TiO_2相比,所得g-C_3N_4/TiO_2复合催化剂为石墨相氮化碳与锐钛矿晶体共生而成,UV-vis光谱显示复合催化剂的光响应区域可拓展至420nm以上的可见光波段,仅用可见光照射和控制酸性环境处理120min可使硝基苯降解率达到90%以上,碱性环境中(除pH值为14外)处理120min也可使硝基苯降解率达到80%以上,显著高于TiO_2催化剂的降解率(20%~42%),循环使用4次以上,复合催化剂的催化活性未发生明显下降。

g-C3N4/TiO2复合材料的制备及其可见光催化性能

以三聚氰胺为氮源,钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料,通过XRD、FESEM、UV-Vis、激光粒度分析仪对样品进行表征,以光催化降解亚甲基蓝（MB）为探针反应,研究了复合比和焙烧温度对样品可见光催化性能的影响。结果表明,g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂为锐钛矿相和金红石相组成的混合晶型,TiO_2颗粒呈近球形分布于片层结构的石墨相C3N4表面,复合材料平均粒径2.17μm,粒度分布均匀,复合后样品的光吸收增强。当g-C_3N_4与TiO_2复合比1.0,焙烧温度450℃时,在32 W普通日光灯下g-C_3N_4/TiO_2对MB的降解率达到93.3%。

g-C_3N_4/TiO_2光催化剂的制备及其性能研究

以三聚氰胺和工业偏钛酸为原料,制备g-C_3N_4/Ti O_2复合催化剂,以NOx为目标反应物,评价LED光照下,工业偏钛酸与三聚氰胺质量比、锻烧时间和锻烧温度对该复合物光催化性能的影响。用X射线衍射(XRD)、N_2-物理吸附(N_2-BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)和荧光光谱等对催化剂进行结构表征。结果表明:制备的g-C_3N_4/Ti O_2复合物禁带宽度降低到2.42 e V,在紫外和可见光范围均表现较强的吸收,比表面积增大,光生电子和空穴复合率降低,且当锻烧温度为500℃、锻烧时间为1.0 h、偏钛酸与三聚氰胺的质量比为1∶2时,复合催化剂的可见光活性最高,30 min内对NOx的去除率为51.30%,比纯g-C_3N_4提高21.72%。

g-C3N4/rGO/TiO2光催化材料降解模拟污水中氨氮

以自制的g-C3N4和氧化石墨烯(GO)及TiO2为原料,通过静电吸附组装、水热还原等反应过程制备以还原氧化石墨烯(rGO)为光生电子传输介质的g-C3N4/rGO/TiO2光催化材料,并通过冷场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis-DRS)、光电流密度测试等方法对催化剂形貌结构和光学性能进行了表征.选择含氮浓度为50mg/L的氨氮溶液作为模拟原水,调节氨氮溶液的pH值至9~10,研究了该光催化材料在氙灯照射下的氨氮去除效果.结果表明,g-C3N4/rGO/TiO2光催化材料的SEM照片显示其为TiO2包覆结构,复合材料的XRD图谱同时出现了TiO2和g-C3N4的衍射峰,DRS光谱则体现出复合材料在可见光区的光吸收能力明显增强;对氨氮的去除实验表明原材料GO:g-C3N4=1:10的复合光催化材料有较好的光催化降解氨氮的性能,氨氮平均去除率为97%.通过采用电子顺磁共振(EPR)测定反应过程中的活性自由基,推测降解机理为:复合光催化剂在氙灯照射下生成的超氧阴离子自由基和羟基自由基直接在材料表面对吸附的NH3进行氧化,而rGO则作为光催化材料的传输介质起到了传导光生电荷的作用.

Z-scheme V2O5-Ag2O/g-C3N4异质结制备及其可见光催化性能

采用原位生长法制备V2O5,并将其与Ag2O/g-C3N4水热复合制备V2O5-Ag2O/g-C3N4复合光催化剂.利用XRD、FT-IR、SEM和UV-Vis DRS等方法对样品的形貌结构及光学性质进行表征.结果表明,V2O5成功掺杂在Ag2O/g-C3N4上,与Ag2O/g-C3N4相比,复合材料对可见光的吸收范围增大;在可见光照射180min后,V2O5掺杂量为15%的复合材料对亚甲基蓝(MB)的降解率达到99.10%.经过3次循环降解后,复合材料对MB的降解率保持85%以上,表明其具有良好的稳定性.通过掩蔽实验推测,空穴(h^+)是光催化体系中主要的活性物质,其光催化性能增强的机理是Ag2O与g-C3N4复合界面形成p-n异质结,并与V2O5之间的复合过程符合Z-scheme可见光驱动机制,有效阻碍了光生电子-空穴对的复合,促进活性物质的产生.

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。

g-C3N4/{001}TiO2复合催化剂光催化氧化NO性能研究

将制备好的{001}TiO_2与尿素混合,通过煅烧处理得到可见光响应的g-C_3N_4/{001}TiO_2。通过XRD、FT-IR和UV-Vis DRS来证实g-C_3N_4/{001}TiO_2复合催化剂的形成,并分别在紫外和可见光下考察其对NO的光催化氧化性能。结果表明:所制备的g-C_3N_4/{001}TiO_2对NO有明显的去除效果,且当g-C_3N_4质量比为10%时,其催化活性最高,在紫外光下分别是纯{001}TiO_2的2.4倍,是纯g-C_3N_4的4.1倍;在可见光下是纯g-C_3N_4的5.8倍。g-C_3N_4/{001}TiO_2复合催化剂活性增强的原因归结于两种主体材料的紧密复合,提高了载流子分离效率。

g-C_3N_4/TiO_2可见光催化降解磺胺二甲基嘧啶的研究

以商用TiO_2颗粒和三聚氰胺为原料,采用高温煅烧法制备g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、低温氮气物理吸附和紫外-可见漫反射光谱仪(UV-vis)对g-C_3N_4/TiO_2的进行表征,并研究在可见光条件下g-C_3N_4/TiO_2对溶液中磺胺二甲基嘧啶(Sulfamethazine,SMT)的光催化降解效果。结果表明:TiO_2颗粒附着在层状结构g-C_3N_4/表面,形成具有孔隙结构和更大比表面积的g-C_3N_4/TiO_2,有利于污染物的吸附。g-C_3N_4/TiO_2的光吸收带边移动到430 nm,具有可见光响应。在可见光照射下,当g-C_3N_4/TiO_2投加量为0.2 g/L时,初始浓度为0.5 mg/L的SMT在3 h内去除率可达98.8%。在相同条件下,g-C_3N_4和TiO_2只能分别去除57.8%和9.7%的SMT。活性物质掩蔽实验表明g-C_3N_4/TiO_2光催化降解SMT过程中,超氧自由基(·O2-)和光生空穴(h+)在降解SMT时起主要作用。

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%。