三氧化二铟/B元素掺杂的g-C3N4催化剂的制备及性能研究

以三聚氰胺和四苯基硼酸钠为原料,采用热解法制备了B元素掺杂的g-C_3N_4催化剂(CNB),然后将其与In_2O_3复合,经过煅烧后制备了具有不同配比的In_2O_3/CNB,同时考察了In_2O_3/CNB降解甲基橙、亚甲基蓝的光催化活性。结果表明:(1)In_2O_3/CNB的光催化活性较In_2O_3均提高,其中In_2O_3、CNB质量比为0.10时In_2O_3/CNB的甲基橙、亚甲基蓝降解率均达到最高,分别为47.6%、73.5%。(2)加入清除剂(过氧化氢酶、对苯醌、异丙醇、草酸铵)后催化剂的光催化活性均有较明显的降低。·OH、h^+、·O_2^-和H_2O_2在光催化过程中均起显著作用,特别是·O-2起最主要的作用。适量的In_2O_3与CNB复合可显著抑制光生电子和空穴对的复合,提高了光生电子和空穴对的分离效率,进而提高了In_2O_3/CNB的光催化活性。

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。

高效可见光催化剂g-C_3N_4的制备及其催化性能研究

利用马弗炉在空气氛围下高温分解尿素制备具有高效可见光催化活性的类石墨烯g-C_3N_4光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱等手段对样品进行性能表征.研究结果表明,升温速率对所制备的g-C_3N_4的晶型结构有显著影响,在升温速率为2℃/min时,所制备的g-C_3N_4的XRD衍射峰与其标准衍射图谱相一致;保温时问长短对所制备的g-C_3N_4的XRD衍射峰产生影响,保温温度则对其影响不大;最佳的制备条件为升温速率2℃/min,500℃恒温5 h.光催化活性实验表明,所制备的光催化剂g-C_3N_4具有优异的可见光催化活性,在可见光辐射50 min条件下,罗丹明B的降解率可达90%.

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%。

WO3/g-C3N4光催化剂的制备及降解双酚A研究

利用光催化实现双酚A污染物的降解消除具有重要意义和研究潜力。石墨相氮化碳(g-C3N4)是一类新发现的具有可见光响应的半导体催化剂,在g-C3N4中添加了WO3可解决单一g-C3N4的反应活性较低的缺点。文章首先制备了不同含量的WO3/g-C3N4样品,再利用多种测试方法对WO3添加后的g-C3N4进行特性表征,明确了WO3对于g-C3N4催化性能提升的理论可能性,最后考察了WO3/g-C3N4催化剂对于降解罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和甲基橙(Methyl Orange,MO)和双酚A(bisphenol A,BPA)的作用效果。结果表明,WO3的添加对于RhB和MO的降解影响很小,而对于BPA的降解提升很大,这可能与15%WO3/g-C3N4样品能产生较多的高活性羟基自由基有关。

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%。

可见光增强g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂的催化产氢性能

通过水热法制备了具有可见光增产氢高性能的g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂,采用XRD、TEM、SEM和EDS等分析样品的组成和形貌结构。催化产氢结果表明,光照条件下g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂具有极高的催化产氢活性,TOF值高达58.2 min^(-1),通过拟合温度动力学曲线,得到了催化反应的活化能为15.73 kJ·mol^(-1)。对样品进行UV-vis和PL测试发现,g-C_3N_4/Co_3O_4胶体催化剂具有极高的光能利用率和电子-空穴分离率,并进一步阐述了光能促进催化产氢的作用机理。

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。

一锅法制备Co_3O_4/g-C_3N_4复合光催化剂及其光催化性能

以三聚氰胺和六水合氯化钴为原料,一锅法制备Co_3O_4负载的多孔石墨相氮化碳(Co_3O_4/g-C_3N_4)复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL)等手段对其结构和光学特性进行表征。以盐酸四环素(TC)为目标污染物,评价了不同负载量Co_3O_4/g-C_3N_4复合光催化剂的可见光催化性能。结果表明,所制备的Co_3O_4/g-C_3N_4复合光催化剂为多孔结构,其比表面积较大,并在可见光区域具有显著的吸收。利用原位生成的Co_3O_4纳米粒子在氮化碳表面形成异质结构,可有效转移光生载流子,降低光生电子-空穴的再结合率,从而提高光催化活性。并且存在最佳Co_3O_4复合量,当六水合氯化钴加入量为三聚氰胺的8%(w/w)时,所制备的复合光催化剂CoCN-8具有最佳的光催化性能。在可见光的照射下,60 min内可降解85%的TC,而同样条件下,纯g-C_3N_4仅降解23%的TC。

g-C3N4/WO3复合型光催化剂的制备工艺及性能研究

机械研磨法制备g-C3N4,利用液相化学法的水热结晶法制备出g-C3N4/WO3复合型光催化剂,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱分析(XPS)等手段,对g-C3N4/WO3复合型光催化剂的结构和性能进行表征.同时采用可见光催化分解次甲基蓝对其催化性能进行测试分析,得出复合型光催化材料的催化性能较高且较为稳定的原因在于,复合材料可有效地抑制光生电子空穴的结合,提供更多的反应机会.

热解法制备g-C_3N_4及其可见光降解有机污染物

在580℃下热解单氰胺的方法合成石墨型碳氮化合物g-C_3N_4,并采用X-射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),紫外可见漫反射(UV-Vis DRS),红外光谱(FT-IR),光致发光光谱(PL)对该催化剂进行了表征.通过对罗丹明B(Rhodamine B,RhB)及水杨酸(Salicylic acid,SA)的降解来研究其催化活性,同时探讨了光催化降解RhB体系中g-C_3N_4的用量和溶液pH对RhB降解的影响.结果表明,在可见光(λ≥420nm)照射下,g-C_3N_4为1.2g/L,pH 5.35时,g-C_3N_4对RhB的光降解活性最好,150min后可使RhB褪色完全.在光催化反应条件下降解SA,45h时降解率达到35.09%.采用外加异丙醇、苯醌、EDTA等捕获剂试验,推测其催化机理主要为超氧自由基(O2·-)氧化历程.

Pd/g-C3N4光催化还原对硝基苯胺性能研究

以三聚氰胺为前驱体制备g-C3N4,采用化学还原法制备Pd/g-C3N4催化剂,以光催化还原对硝基苯胺反应评价催化剂的催化性能。考查了N2、空穴捕获剂种类、溶剂种类对催化活性的影响。结果表明,在N2氛围,以三乙醇胺为空穴捕获剂,乙醇为溶剂时,反应的催化活性最高,对硝基苯胺转化率可以达到99%。

有机酸介导合成WO3/g-C3N4及其光催化性能

采用水热法制备了WO3/g-C3N4复合物,并探讨了草酸、柠檬酸、乙酸和水杨酸对复合物结构、形貌及催化活性的影响。结果表明,复合物中棒状WO3分布在片层状的g-C3N4上,二者结合紧密形成异质结构。以1 mol/L草酸为介导剂制备的WO3/g-C3N4的光催化活性最佳,当WO3和g-C3N4质量比为1∶1时,可见光下反应210 min,对罗丹明B的降解率达97.46%。自由基捕获实验表明,光催化反应活性基团排序为·O2->h+>·OH。经推测,光催化降解机制符合Z型机制。

Ag/g-C3N4可见光催化降解磺胺甲恶唑的性能及机理

采用光还原方法成功地制备出了Ag/g-C_3N_4复合光催化剂,并考察了Ag/g-C_3N_4光催化剂在可见光下降解磺胺甲恶唑的效能、机理及各反应体系中间产物的生成情况,系统性地探究Ag/g-C_3N_4可见光降解磺胺甲恶唑的过程。实验结果表明,在g-C_3N_4中引入Ag纳米颗粒可以提高磺胺甲恶唑的降解效率。经可见光照射60 min后,Ag/g-C_3N_4-1、Ag/g-C_3N_4-3、Ag/g-C_3N_4-5、Ag/g-C_3N_4-8、Ag/g-C_3N_4-10降解磺胺甲恶唑的一级动力学常数比g-C_3N_4分别提高了1.29、1.76、3.41、4.82和7.12倍。这说明在可见光下,Ag/g-C_3N_4更适合于磺胺甲恶唑的高效降解。在Ag/g-C_3N_4可见光下降解磺胺甲恶唑的过程中,光生空穴和O2-·是主要活性物种,TP98、TP269和TP283是降解过程中的主要中间产物。其中,TP98主要由O2-·作用生成,TP269由·OH作用产生,而TP283受光生空穴的影响比较大。