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。

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。

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体系的结构及光催化性能研究

本文制备了不同mol配比的g-C3N4/ZnO样品,通过X射线衍射、扫描电镜、光催化降解等测试方法研究了样品的物相组成、微观形貌和降解性能。X射线衍射测试结果显示随着体系中ZnO含量的增加,样品的衍射峰有向高角度偏移的趋势。使用扫描电镜观测了不同放大倍数下的样品形貌,观察到了结合在一起的絮状结构g-C3N4和具有规则外形的ZnO晶粒。发现mol比为1:1的g-C3N4/ZnO样品对亚甲基蓝的光催化降解性能较好。

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。

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。

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。

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。

ZnO-g-C3N4多孔Z型异质结的合成及净化有机废水性能研究——推荐一个大学化学综合性实验

介绍了一个大学化学综合性实验:ZnO-g-C3N4多孔Z型异质结的合成及净化有机废水性能研究。本文是以廉价化学试剂尿素、氯化铵及硝酸锌为原料,采用直接焙烧法合成出由氧化锌和类石墨相氮化碳构成的ZnO-g-C3N4多孔Z型异质结,利用数种方法其进行分析表征,并考察所制异质结对罗丹明B废水的吸附性能及光催化降解活性。通过本综合性实验的实践,将有助于提高高年级本科生的实验操作技能,激发学生对科学研究的兴趣,培养科研能力,并增强其环保意识和责任意识。

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。

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。

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.

海胆状Ag/g-C_3N_4/ZnO三元复合高效光催化材料的制备

通过简单的二步水热法制备了一种具有良好光催化特性的海胆状Ag/g-C_3N_4/ZnO三元复合光催化材料,通过SEM,TEM,XRD,XPS和UV-Vis DRS等表征方法对材料进行了表征。SEM和TEM结果表明,该材料是以螺旋杆状ZnO纳米棒自组装而成的海胆状ZnO为基体的三元复合物。XPS分析表明,在Ag,g-C_3N_4与ZnO之间形成了双异质结结构。UV-Vis DRS测试表明,所得复合材料与纯海胆状ZnO相比,其吸收带边发生了较大的红移,对可见光吸收增强。氙灯照射下光催化实验结果表明,该材料相较于纯海胆状ZnO,光催化性能显著提高,效率达到97%。最后探究了Ag/g-C_3N_4/ZnO特殊的形貌结构、纳米Ag的局域表面等离子共振效应(LSPR)及g-C_3N_4与ZnO异质结的形成等因素对光催化性能的影响。

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%。

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。

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。

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%。

ZnO/g-C_3N_4的制备及其光催化性能研究

以六水硝酸锌、2-甲基咪唑为原料制备氧化锌,分别与尿素、硫脲复合,高温聚合制备ZnO/g-C_3N_4复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(IR)、X射线衍射仪(XRD)对试样进行表征,并对所得试样进行光催化性能测试。光催化测试结果表明,ZnO/g-C_3N_4复合材料比ZnO的光催化性能好,两种不同原料制备的ZnO/g-C_3N_4复合材料催化性能相比,以尿素为原料制备的ZnO/g-C_3N_4复合材料的光催化性能最佳。

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。