MoS_2/g-C_3N_4复合材料的制备及可见光催化性能

首先在N-甲基吡咯烷酮溶液中超声剥离得到少层的MoS_2,将其与石墨相氮化碳(g-C_3N_4)复合,制得MoS_2/g-C_3N_4复合材料。采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),傅里叶变换红外光谱(FTIR),Raman光谱,紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)和光致荧光(PL)技术对复合材料进行表征。可见光下考察MoS_2/g-C_3N_4复合材料光催化降解罗丹明B(Rh B)的活性,结果表明:将少量MoS_2与g-C_3N_4复合可明显提高光催化活性,且1%(w/w)MoS_2/g-C_3N_4复合物的光催化活性最高,可能的原因是MoS_2和g-C_3N_4匹配的能带结构,增大了界面间电荷的传输,降低了光生电子-空穴的复合,进而提高了光催化活性。

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-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%。

Bi_2WO_6/g-C_3N_4复合材料对头孢曲松钠的降解作用

采用水热合成法成功制备Bi_2WO_6/g-C_3N_4复合材料,并对其结构及对头孢曲松钠的降解作用进行了深入研究。结果表明,制备的复合材料能充分发挥Bi_2WO_6和g-C_3N_4的协同作用,高效降解水中残留头孢曲松钠,在120 min内可降解约94.5%的头孢曲松钠。对催化机制研究发现,复合材料中空穴(h^+)起主要催化作用。制备的Bi_2WO_6/g-C_3N_4复合材料在降解水中残余抗生素类有机污染物方面具有潜在的应用价值。

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.

g-C_3N_4/Bi_2S_3复合材料的离子热法制备与表征

以离子液体为反应介质,Bi(NO3)3为铋源,硫脲为硫源,g-C3N4为载体,采用离子热法在不同反应温度下合成了gC3N4/Bi_2S_3复合材料。采用XRD、SEM、紫外-可见光光谱和荧光光谱对所制备的g-C3N4/Bi_2S_3复合材料进行了表征。XRD结果显示,所制备的样品只有Bi_2S_3和g-C3N4物相;SEM结果表明,g-C3N4/Bi_2S_3复合材料中的Bi_2S_3呈纳米棒状;紫外-可见光谱结果表明,所制备的g-C3N4/Bi_2S_3复合材料在整个可见光范围有较强的吸收,尤其是当反应温度超过160℃所制备的样品在整个可见光范围光吸收值超过0.5;荧光光谱结果表明,随着反应温度的升高,所制备的复合材料荧光强度出现明显的衰减现象;同时对所制备的样品进行了热导率测试,结果显示,反应温度越高复合材料的热导率越大。

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%。

Ag2O/g-C3N4复合材料的制备及其光催化性能研究

采用水热合成法制备Ag2O/g-C3N4复合光催化剂,通过XRD、SEM、EDS等手段对其进行表征,以亚甲基蓝模拟目标污染物,考察光催化剂种类、投加量和MB初始浓度对光催化活性的影响。结果表明,Ag2O沉积到g-C3N4的表面并发生明显的团聚,但未改变其晶体结构;在可见光照射180min后,当Ag2O/g-C3N4复合材料投加量为1.0g/L,MB初始浓度为15mg/L时,MB的降解率达到最高为95.97%;光催化降解过程符合准一级反应动力学模型;通过不同染料废水的降解实验分析,Ag2O/g-C3N4复合光催化剂具有广泛的适用性。

Bi_2O_3/g-C_3N_4复合催化剂的制备及其性能研究

分别以硫脲、尿素、二氰二胺为前驱体,采用热解法合成g-C3N4,再将其与Bi2O3以不同质量比复合煅烧制备Bi2O3/g-C3N4光催化剂,并用XRD、紫外-可见光谱、光致发光光谱等对其进行了表征。以甲基橙为光催化反应的模型化合物,评价了Bi2O3/g-C3N4光催化剂的紫外光催化活性。探索添加不同清除剂(异丙醇、草酸铵、对苯醌、H2O2酶)后对紫外光催化活性的影响;以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术研究了Bi2O3/g-C3N4光催化剂表面羟基自由基的生成。实验结果表明:(1)在450℃下煅烧硫脲制备的g-C3N4具有较高的光催化活性;(2)当g-C3N4在Bi2O3/g-C3N4复合光催化剂中质量百分率为80%时,Bi2O3/g-C3N4的光催化活性最高,甲基橙的光催化降解率达到59.1%。

g-C_3N_4/CaTi_2O_5复合材料制备及其光催化性能

利用类石墨氮化碳(g-C_3N_4)和亚稳相钙钛氧化物(CaTi_2O_5)固相法制备C_3N_4/CaTi_2O_5复合材料。利用X射线衍射(XRD)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)及附带能谱分析仪(EDS)和N2吸附-脱附对样品的显微结构和比表面积进行检测分析,并用紫外-可见吸收光度计(UV-Vis)测试了样品的光吸收性能,研究C_3N_4与CaTi_2O_5物质的量之比(nC_3N_4/nCaTi_2O_5)对C_3N_4/CaTi_2O_5复合样品的物相结构和微观形貌的影响,同时考察C_3N_4/CaTi_2O_5复合样品在可见光照射下光催化降解罗丹明染料效果。实验结果表明:相比纯C_3N_4和CaTi_2O_5样品,C_3N_4/CaTi_2O_5复合样品在可见光下具有较高的光催化性能,随着nC_3N_4/nCaTi_2O_5增加,样品的光催化降解率随之增加而后降低,当nC_3N_4/nCaTi_2O_5=1∶1时,样品的光催化降解率达到最大值99.5%,并且循环重复利用5次后,样品的光催化剂降解率仍几乎保持不变。复合样品光催化性能提高主要归因于复合能级结构有效地抑制了电子和空穴复合所致。

WC-Al_2O_3复合材料与Si_3N_4陶瓷和YG6硬质合金配副时的摩擦磨损行为

采用真空热压烧结技术制备了WC-15%Al_2O_3(质量分数)复合材料,分别以Si_3N_4陶瓷和YG6硬质合金为配副,在载荷40,80N下进行了干滑动摩擦磨损试验,研究了复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:与Si_3N_4陶瓷配副时复合材料的摩擦因数较高且波动较大,与YG6硬质合金配副时摩擦因数较低且相对稳定;与Si_3N_4陶瓷配副时,复合材料的磨损率在较低载荷下高于与YG6硬质合金配副时的,在较高载荷下则低于与YG6硬质合金配副时的;在载荷40,80N下,复合材料的磨损机制均主要为疲劳磨损,伴随着微裂纹、脆性断裂和晶粒拔出等特征。

g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料的制备研究

作为典型光催化剂,g-C3N4吸收可见光但量子效率低,Ti O2则只能响应紫外光,两者复合可实现性能的优化。因此简单阐述了g-C3N4/Ti O2复合材料的多种制备方法,包括高温热解+溶剂热两步法、热氧化刻蚀+原位生长两步法、溶胶凝胶法、电化学沉积法、沉淀法,为相关研究提供参考。

Al_2O_3-Si_3N_4-SiC复合材料的抗高炉渣和碱蒸气侵蚀性能

以棕刚玉、氮化硅和碳化硅为原料在空气气氛下制备试样。采用静态坩埚法测试试样的抗渣和抗碱侵蚀性能。采用XRD、SEM和EDS等检测方法,研究了高炉渣和碱蒸气对试样的侵蚀机制。结果表明:(1)A l2O3-Si3N4-SiC复合材料的抗炉渣侵蚀性较好,抗碱侵蚀性较差。渣侵蚀主要是由于基质中的A l2O3与渣中的SiO2、CaO反应生成低熔点玻璃相,导致渣在试样内部渗透并反应;刚玉颗粒与渣中的MgO反应生成镁铝尖晶石,并伴随有体积膨胀,使其表层结构疏松。(2)碱蒸气侵蚀主要是K(g)在试样内扩散得比较深,并与基质中的A l2O3反应生成钾长石类矿物晶体;而刚玉颗粒与K(g)反应,导致刚玉颗粒内部产生大量裂缝,K(g)沿裂缝进入并与刚玉反应生成β-A l2O3,使刚玉颗粒表面剥落,露出新的表面与K(g)反应,最终导致刚玉颗粒的熔蚀。但复合材料中SiC质量分数大于10%时,能有效抵制K(g)的侵蚀。

g-C3N4量子点修饰球形Bi2WO6及其光催化活性增强机制

采用水热法制备三维分级结构Bi2WO6,在此基础上采用浸渍-焙烧法将g-C3N4量子点成功沉积在Bi2WO6的表面,获得Z-型结构g-C3N4/Bi2WO6光催化剂。采用XRD,FE-SEM,TEM,UV-Vis-DRS测试手段对催化材料的组成、形貌和光吸收特性进行表征。以亚甲基蓝(MB)和对硝基苯酚(p-NPh)为模型污染物,考察g-C3N4量子点表面修饰对Bi2WO6光催化活性的影响。结果表明:所得Bi2WO6为三维分级多孔结构,孔尺寸约为10nm,浸渍-焙烧法可将尺寸约5nm的g-C3N4量子点沉积在其二级结构纳米片表面。Z-型结构g-C3N4/Bi2WO6光催化剂的催化活性优于纯Bi2WO6的,且10%g-C3N4/Bi2WO6(质量分数)异质光催化剂对MB的降解表观速率常数(kapp)分别为纯Bi2WO6和g-C3N4的4.5倍和5.8倍,对p-NPh的kapp分别为纯Bi2WO6和g-C3N4的2.6倍和1.6倍。O2·是光催化过程中的主要活性物种。g-C3N4量子点与Bi2WO6形成异质结,有利于拓宽光响应范围的同时有效抑制了Bi2WO6光生电子与空穴的复合,从而提高了催化剂的活性。

α-Fe2O3/g-C3N4纳米复合体系的构建及其光催化性能研究的综合型实验设计

设计了g-C3N4基纳米复合物的制备、表征及其光催化性能分析的科学研究型综合实验。通过简单的一步煅烧法合成了α-Fe2O3/g-C3N4纳米复合光催化剂;采用X射线衍射、透射电镜、紫外-可见漫反射光谱等对其结构和性质进行了分析和表征;在模拟可见光照射下,通过测试模型污染物罗丹明B(Rhodamine-B,RhB)的降解程度来考察其光催化性能。实验设计简单易行,涵盖了材料的合成、表征及光催化性能评价等多个知识点,便于学生了解光催化领域的学术前沿,掌握纳米复合材料的制备方法,熟悉大型仪器的使用步骤,同时有助于增强学生的科研创新意识,培养学生的综合实践能力。

基于g-C_3N_4-CeO_2复合材料的电化学生物传感器

分别采用高温煅烧法和水热合成法制备g-C_3N_4材料和g-C_3N_4-CeO_2复合材料.采用傅里叶红外光谱仪(FTIR),X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料进行表征.将g-C_3N_4-CeO_2和辣根过氧化物酶(HRP)混合修饰于玻碳电极表面后,再进行电化学聚合氯金酸,构建一种新型的用于检测过氧化氢(H_2O_2)的电化学Au/g-C_3N_4-CeO_2-HRP/GCE生物传感器.实验结果表明:该传感器对H_2O_2有较好的催化响应,在H_2O_2浓度1. 0×10-5～4. 6×10-3mol/L的范围内该传感器的响应电流与浓度呈现良好的线性关系,检出限为2. 6μmol/L(S/N=3).该传感器还应用于对实际水样的检测,其加标回收率为98. 4%～101. 2%.因此,g-C_3N_4-CeO_2复合材料在电化学传感器方面有着潜在的应用前景.

MoS2/GO-g-C3N4-ZnO三元复合纳米材料的制备及可见光光催化性能研究

通过水热法制备出基于20%(质量分数)g-C3N4-ZnO的高效的三元复合材料0.2%(质量分数)MoS2-g-C3N4-ZnO(MCZ)和15%(质量分数)GO-g-C3N4-ZnO(GCZ)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、光致荧光光谱(PL)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、瞬态光电流响应对样品进行表征,研究了MoS2或GO的引入对ZnO晶体结构、形貌、成分和光催化活性的影响。结果表明,MCZ和GCZ均保持ZnO的六方纤锌矿结构,且g-C3N4为类石墨相。GO的引入可以抑制ZnO晶粒的生长,而MoS2的引入可以促进ZnO晶粒的生长。GCZ复合材料中存在明显的电子转移现象,抑制20%(质量分数)g-C3N4-ZnO中光生电子空穴对的复合,提高其可见光催化性能。GCZ复合光催化剂的光催化活性明显优于20%(质量分数)g-C3N4-ZnO和MCZ。

一步水热法制备MoS2/C3N4 NTs复合材料及其光催化性能

首先通过无模板法制备g-C3N4纳米管,然后以钼酸铵、硫脲为前驱体,g-C3N4纳米管为基底,通过一步水热法制备了MoS2/g-C3N4纳米管(MoS2/C3N4 NTs)复合材料。通过XRD、FTIR、SEM、EDS、TGA等测试手段对复合材料的形貌和结构进行表征,并以罗丹明B(RhB)溶液为目标污染物进行光催化降解实验,测试复合材料的光催化活性。研究结果表明:200℃下制备的MoS2负载量为30%的复合物的形貌最好。随着温度的降低,复合物尺寸增大,形貌趋于不规则。不同温度下制备的MoS2/C3N4 NTs复合材料的光催化活性明显优于g-C3N4纳米管和MoS2,160℃下制备的MoS2负载量为30%的复合物光催化效果最好,经过120 min可见光照射,复合材料对于RhB溶液的降解率可达54%,分别为g-C3N4纳米管和MoS2的4倍和9倍。

Bi2O3分级结构/g-C3N4复合光催化剂的制备及性能

蝶翅分级结构有利于光捕获的特性。以蝶翅为模板,通过浸泡煅烧方法制备具有蝶翅分级结构的Bi2O3(BHS),然后通过机械混合结合煅烧工艺合成BHS/g-C3N4。利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis和PL等方法对样品进行表征,结果表明:与BHS相比,复合催化剂不仅光捕获性能得到提高,而且更有利于光生电子-空穴的分离。此外,对复合催化剂的可见光催化性能进行了测试,结果表明:复合光催化剂的性能明显优于BHS和g-C3N4。其中,BHS与g-C3N4比例为1∶1时光催化性能最好,其优异的光催化性能是分级结构和复合组分协同作用的效果。

V_2O_5/g-C_3N_4复合物的制备及可见光催化性能研究

以偏钒酸铵和尿素混合物为前驱体,混合煅烧制备了V_2O_5/g-C_3N_4复合物催化剂。用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-vis)、比表面积测试(BET)、光致发光谱(PL)等对其结构进行了表征。结果表明复合物中存在V_2O_5和g-C_3N_4形成异质结构,其禁带宽度减小、吸收带边红移,光催化效率有显著提高。以亚甲基蓝(MB)为目标化合物,评价了样品的光催化活性,当前躯体中尿素与NH_4VO_3质量比为10∶1,煅烧温度为500℃,煅烧时间为0.5 h,催化剂活性最高。在60 W日光灯照射40 min,对亚甲基蓝得降解率达到97.52%。