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Engineering g-C_(3)N_(4)based materials for advanced photocatalysis:Recent advances 被引量:1
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作者 Xin-Lian Song Lei Chen +2 位作者 Li-Jiao Gao Jin-Tao Ren Zhong-Yong Yuan 《Green Energy & Environment》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期166-197,共32页
Photocatalysis driven by abundant yet intermittent solar energy has considerable potential in renewable energy generation and environmental remediation.The outstanding electronic structure and physicochemical properti... Photocatalysis driven by abundant yet intermittent solar energy has considerable potential in renewable energy generation and environmental remediation.The outstanding electronic structure and physicochemical properties of graphitic carbon nitride(g-C_(3)N_(4)),together with unique metal-free characteristic,make them ideal candidates for advanced photocatalysts construction.This review summarizes the up-to-date advances on g-C_(3)N_(4)based photocatalysts from ingenious-design strategies and diversified photocatalytic applications.Notably,the advantages,fabrication methods and limitations of each design strategy are systemically analyzed.In order to deeply comprehend the inner connection of theory–structure–performance upon g-C_(3)N_(4)based photocatalysts,structure/composition designs,corresponding photocatalytic activities and reaction mechanisms are jointly discussed,associated with introducing their photocatalytic applications toward water splitting,carbon dioxide/nitrogen reduction and pollutants degradation,etc.Finally,the current challenges and future perspectives for g-C_(3)N_(4)based materials for photocatalysis are briefly proposed.These design strategies and limitations are also instructive for constructing g-C_(3)N_(4) based materials in other energy and environment-related applications. 展开更多
关键词 graphitic carbon nitride g-c_(3)n_(4) Design strategies PHOTOCATALYSIS PHOTOCATALYSTS Reaction mechanism
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BiOCl/g-C_(3)N_(4)-Br光催化降解罗丹明B
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作者 孙天奇 陈勇号 +3 位作者 巫衡 朱雨婷 董延茂 赵丹 《化工环保》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期196-204,共9页
采用原位生长法制备了二元异质结光催化剂BiOCl/g-C_(3)N_(4)-Br,运用多种技术手段对其进行了表征,考察了BiOCl/g-C_(3)N_(4)-Br在模拟可见光照射下对罗丹明(RhB)的光催化降解性能。表征结果显示,BiOCl附着在g-C_(3)N_(4)-Br表面,二者... 采用原位生长法制备了二元异质结光催化剂BiOCl/g-C_(3)N_(4)-Br,运用多种技术手段对其进行了表征,考察了BiOCl/g-C_(3)N_(4)-Br在模拟可见光照射下对罗丹明(RhB)的光催化降解性能。表征结果显示,BiOCl附着在g-C_(3)N_(4)-Br表面,二者之间形成了Z-scheme异质结。实验结果表明:BiOCl/g-C_(3)N_(4)-Br催化剂比g-C_(3)N_(4)-Br和BiOCl具有更高的光催化活性,在RhB质量浓度20 mg/L、BiOCl/2%-g-C_(3)N_(4)-Br(g-C_(3)N_(4)-Br质量分数为2%)加入量0.5 g/L的条件下,经日光灯(14 W)照射90 min后,RhB去除率可达98%;经过4次循环实验后,RhB去除率从98%逐渐降低至90%,表现出良好的稳定性和可重复利用性。BiOCl/2%-g-C_(3)N_(4)-Br光催化降解RhB过程中发生的氧化还原反应分别在BiOCl和g-C_(3)N_(4)-Br的表面进行,BiOCl与g-C_(3)N_(4)-Br之间高度紧密的接触面形成了Z-scheme异质结,实现了电子和空穴的快速分离,降低了二者在催化剂内部的复合速率,提高了催化性能。 展开更多
关键词 光催化 异质结 石墨相氮化碳 氯氧化铋 罗丹明B
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Bi_(2)S_(3)/g-C_(3)N_(4)复合异质结的制备及催化性能
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作者 丁浩源 肖龙飞 +1 位作者 林琳 陈义军 《应用技术学报》 2024年第3期259-265,共7页
g-C_(3)N_(4)是一种典型的聚合物半导体,具有优异的热稳定性、化学稳定性,颇具催化应用前景。采用水热法制备了Bi_(2)S_(3)/g-C_(3)N_(4)异质结复合材料,通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis、FS等手段对样品的组成、形貌、结构和性能进行了表征... g-C_(3)N_(4)是一种典型的聚合物半导体,具有优异的热稳定性、化学稳定性,颇具催化应用前景。采用水热法制备了Bi_(2)S_(3)/g-C_(3)N_(4)异质结复合材料,通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis、FS等手段对样品的组成、形貌、结构和性能进行了表征分析,并模拟了可见光条件下,以甲基橙为降解对象时复合材料的催化性能。结果表明,复合催化剂的异质结结构显著提高了g-C_(3)N_(4)的光催化性能:光照3 h时,Bi_(2)S_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料(Bi_(2)S_(3)质量分数达到50%)对甲基橙的降解率达到了97.4%,远超Bi_(2)S_(3)的8.9%与g-C_(3)N_(4)的38.6%。对Bi_(2)S_(3)/g-C_(3)N_(4)催化机理进行了研究:Bi_(2)S_(3)的加入拓宽了g-C_(3)N_(4)的光吸收范围,与g-C_(3)N_(4)的异质结结构使光生电子-空穴对的分离效率得到了进一步提高,并延长了光生载流子的寿命,进而提高了g-C_(3)N_(4)的光催化性能。 展开更多
关键词 复合催化剂 水热 石墨相氮化碳 Bi_(2)S_(3) 甲基橙 降解
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Ni-P@g-C_(3)N_(4)复合材料的合成与可见光催化性能 被引量:3
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作者 艾兵 何海南 +3 位作者 邓璇 孙立新 杨超 李德刚 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2023年第7期1534-1540,共7页
以三聚氰胺为前驱体,采用两步热聚合法,制备了一系列石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))基光催化复合材料。通过X-射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N_(2)吸附、光致荧光光谱(PL)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和电化学阻抗谱(EIS)等表... 以三聚氰胺为前驱体,采用两步热聚合法,制备了一系列石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))基光催化复合材料。通过X-射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N_(2)吸附、光致荧光光谱(PL)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和电化学阻抗谱(EIS)等表征了其结构与光电特性。结果发现,Ni-P共掺杂可以有效改善g-C_(3)N_(4)的可见光吸收性能,减小其电化学阻抗,抑制光生载流子的复合。以可见光条件下降解亚甲基蓝(MB)溶液为探针反应研究了Ni-P@g-C_(3)N_(4)复合材料的光催化降解性能。结果表明,照射120分钟1.5%Ni/P-CN复合材料对MB的降解率为61.7%,速率常数为0.00785 min^(-1),是纯g-C_(3)N_(4)的两倍。反应体系的主要活性物种为超氧自由基(·O_(2)^(-))。经过简单处理催化剂可重复使用3次以上且活性保持稳定。 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 共掺杂 ni-P@g-c_(3)n_(4) 复合材料 可见光催化
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α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合物的合成及光催化还原Cr(Ⅵ)的实验设计 被引量:2
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作者 张永才 侯振华 +2 位作者 吴迪 毕昌军 侯建华 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第9期6-11,共6页
为解决赤铁矿(α-Fe_(2)O_(3))和石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))光催化活性低的问题,设计了一种采用液固混合-焙烧制取α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的方法。通过在可见光照射下光催化还原Cr(Ⅵ)实验研究合成的α-Fe_(2)O_(3)/g... 为解决赤铁矿(α-Fe_(2)O_(3))和石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))光催化活性低的问题,设计了一种采用液固混合-焙烧制取α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的方法。通过在可见光照射下光催化还原Cr(Ⅵ)实验研究合成的α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合物的光催化性能,并通过光电化学性能测试及能带结构分析探究其光催化活性增大的原因。结果表明:所合成的α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合物具有显著优于α-Fe_(2)O_(3)和g-C_(3)N_(4)的光催化活性,其光催化还原Cr(Ⅵ)的反应速率常数(k)为0.026 min^(-1),分别是g-C_(3)N_(4)(k=0.004 min^(-1))的6.5倍和α-Fe_(2)O_(3)(k=0.003 min^(-1))的8.7倍;α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合物为Ⅰ型异质结,能有效提高光生空穴与电子的分离及转移效率,是导致其光催化活性升高的原因。所设计的合成方法简单易行、成本低且合成的α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合物光催化还原Cr(Ⅵ)性能好,为Cr(Ⅵ)废水处理开发了一种有应用潜力的可见光催化剂。 展开更多
关键词 赤铁矿 石墨相氮化碳 复合物 光催化 六价铬还原
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Multidimensional(0D-3D)functional nanocarbon:Promising material to strengthen the photocatalytic activity of graphitic carbon nitride 被引量:5
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作者 Bin He Mi Feng +1 位作者 Xinyan Chen Jian Sun 《Green Energy & Environment》 SCIE CSCD 2021年第6期823-845,共23页
As a prospective visible-light-responsive photochemical material,graphitic carbon nitride(g-C_(3)N_(4))has become a burgeoning research hot topics and aroused a wide interest as a metal-free semiconductor in the area ... As a prospective visible-light-responsive photochemical material,graphitic carbon nitride(g-C_(3)N_(4))has become a burgeoning research hot topics and aroused a wide interest as a metal-free semiconductor in the area of energy utilization and conversion,environmental protection due to its unique properties,such as facile synthesis,high physicochemical stability,excellent electronic band structure,and sustainability.However,the shortcomings of high recombination rate of charge carriers,relatively low electrical conductivity and visible light absorption impede its practical application.Various strategies,such as surface photosensitization,heteroatom deposition,semiconductor hybridization,etc.,have been applied to overcome the barriers.Among all the strategies,functional nanocarbon materials with various dimensions(0D~3D)attract much attention as modifiers of g-C_(3)N_(4)due to their unique electronic properties,optical properties,and easy functionalization.More importantly,the properties of these functional nanocarbon materials can be tuned by various dimensions and thus there will be a way to overcome the defects of g-C_(3)N_(4)by choosing different dimensional carbon materials.Distinguishing from some present reviews,this review starts with the fundamental physicochemical characteristics of g-C_(3)N_(4)materials,followed by analyzing the advantages of functional nanocarbon materials modifying gC_(3)N_(4).Then,we present a systematic introduction to various dimensional carbon materials.The design philosophy of carbon/g-C_(3)N_(4)composites and the advanced studies are exemplified in detail.Finally,a nichetargeting summary and outlook on the major challenges,opportunities for future research in high-powered carbon/g-C_(3)N_(4)composites was proposed. 展开更多
关键词 graphitic carbon nitride(g-c_(3)n_(4)) carbon materials Multidimension PHOTOCATALYSIS Visible light
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Experimental Observation of Cubic C_3N_4 Compound in Carbon Nitride Thin Films 被引量:1
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作者 Furen XIAO Dongli YU +2 位作者 Yongjun TIAN Julong HE Dongchun LI and Wenkui WANG(College of Materials Science and Chemical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China To whom correspondence should be addressed E-mail: fhcl@ysu.edu.cn ) 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 1999年第5期480-482,共3页
Cubic C3N4 compound in the C-N thin films on Si and NaCl substrates was prepared by ion beam sputtering of a pure graphite target with discharge gas of pure N2. X-ray photoelectron spectroscopy indicated that nitrogen... Cubic C3N4 compound in the C-N thin films on Si and NaCl substrates was prepared by ion beam sputtering of a pure graphite target with discharge gas of pure N2. X-ray photoelectron spectroscopy indicated that nitrogen atoms combined with sp2- and sp3- coordinated C atoms in the film, respectively. X-ray diffraction, selected area electron diffraction and high-resolution electron microscopy were used to identify the cubic C3N4 phase. The results reconfirm the ab initio calculations on metastable structure in C-N compounds 展开更多
关键词 Thin Experimental Observation of Cubic C3n4 Compound in carbon nitride Thin Films Rev
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g-C_(3)N_(4)/CB/Au NPs修饰玻碳电极的制备及其对硫酸联氨的电化学测定
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作者 周玲 贺言 +1 位作者 庄晨 祝宁宁 《上海师范大学学报(自然科学版)》 2023年第1期46-52,共7页
将炭黑(CB)纳米粒子与类石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))混合,然后将金纳米粒子(Au NPs)掺杂其中,形成一种新型g-C_(3)N_(4)/CB/AuNPs复合纳米材料,用于修饰玻碳电极.通过扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的形貌进行了表征.实验结果表明:g-C_(... 将炭黑(CB)纳米粒子与类石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))混合,然后将金纳米粒子(Au NPs)掺杂其中,形成一种新型g-C_(3)N_(4)/CB/AuNPs复合纳米材料,用于修饰玻碳电极.通过扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的形貌进行了表征.实验结果表明:g-C_(3)N_(4)/CB/AuNPs对硫酸联氨(N2H4·H_(2)SO_(4))的电化学氧化呈现极好的电催化性能.硫酸联氨的氧化电流与其物质的量浓度在2.5×10^(-5)~1.5×10^(-3)mol·L^(-1)线性范围内呈良好的线性关系,检测限为1.6μmol·L^(-1)(信噪比S/N=3). 展开更多
关键词 炭黑(CB) 类石墨相氮化碳(g-c_(3)n_(4)) 金纳米粒子(Au nPs) 电催化 硫酸联氨(n2H4·H_(2)SO_(4))
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Recent Advances of Graphitic Carbon Nitride-Based Structures and Applications in Catalyst, Sensing, Imaging, and LEDs 被引量:10
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作者 Aiwu Wang Chundong Wang +2 位作者 Li Fu Winnie Wong-Ng Yucheng Lan 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS 2017年第4期108-128,共21页
The graphitic carbon nitride(g-C_3N_4) which is a two-dimensional conjugated polymer has drawn broad interdisciplinary attention as a low-cost, metal-free, and visible-light-responsive photocatalyst in the area of env... The graphitic carbon nitride(g-C_3N_4) which is a two-dimensional conjugated polymer has drawn broad interdisciplinary attention as a low-cost, metal-free, and visible-light-responsive photocatalyst in the area of environmental remediation. The g-C_3N_4-based materials have excellent electronic band structures, electron-rich properties, basic surface functionalities, high physicochemical stabilities and are ‘‘earth-abundant.'' This review summarizes the latest progress related to the design and construction of g-C_3N_4-based materials and their applications including catalysis, sensing,imaging, and white-light-emitting diodes. An outlook on possible further developments in g-C_3N_4-based research for emerging properties and applications is also included. 展开更多
关键词 graphitic carbon nitride(g-c3n4) CATALYSIS SEnSInG IMAGInG LED
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载银g-C_3N_4(Ⅰ)/g-C_3N_4(Ⅱ)同素异质结催化剂的制备及光催化固氮产氨性能 被引量:3
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作者 王辉 李士君 +2 位作者 王梅 裴彦博 胡绍争 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第20期3496-3503,共8页
Ag作为助催化剂能够促进光电子的迁移,在光催化分解水制氢气、CO_2还原、重金属离子还原等反应中应用颇多,然而,到目前为止未见将Ag单质作为助催化剂用于光催化固氮产氨反应的报道。本工作制备了负载单质Ag的g-C_3N_4(Ⅰ)/g-C_3N_4(Ⅱ)... Ag作为助催化剂能够促进光电子的迁移,在光催化分解水制氢气、CO_2还原、重金属离子还原等反应中应用颇多,然而,到目前为止未见将Ag单质作为助催化剂用于光催化固氮产氨反应的报道。本工作制备了负载单质Ag的g-C_3N_4(Ⅰ)/g-C_3N_4(Ⅱ)同素异质结催化剂,并考察了其光催化固氮产氨的性能。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、荧光光谱(PL)、电化学阻抗谱(EIS)、光电流分析等手段对制备的催化剂进行了表征。结果表明,Ag以单质态存在于催化剂表面。所担载的Ag的等离子体效应一方面促进了催化剂对可见光的吸收,使反应体系能产生更多的光生电子-空穴对;另一方面使得光生电子能够在g-C_3N_4与Ag单质间迁移,提高了催化剂的电子-空穴分离效率。负载Ag后g-C_3N_4(Ⅰ)/g-C_3N_4(Ⅱ)同素异质结催化剂的铵离子产生速率为1.36mg·L^(-1)·h^(-1)·g_(cat)^(-1),相比未负载Ag时(0.59mg·L^(-1)·h^(-1)·g_(cat)^(-1))大幅提高,与Pt负载催化剂相当,并且是由单纯三聚氰胺和尿素制备的g-C_3N_4的4.9倍和3.4倍。除固氮反应外,制备的载银g-C_3N_4(Ⅰ)/g-C_3N_4(Ⅱ)同素异质结催化剂在光催化还原氧气制取双氧水的反应中也表现出优良的催化性能。 展开更多
关键词 石墨相氮化碳(g-c 3n 4) 银负载 贵金属 同素异质结 光催化固氮
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真空加热和电子束辐照改性处理g-C_3N_4光催化剂 被引量:5
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作者 张云龙 浦娴娟 +3 位作者 程伶俐 蒋永 丁国际 焦正 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期452-463,共12页
将真空加热与电子束辐照两种改性后处理过程引入非金属光催化剂类石墨相氮化碳(graphitic carbon nitride,g-C_3N_4)的性能改善中.这两种后处理方法都能有效地改善g-C_3N_4的光催化特性,不过电子束辐照方法更具有破坏性,会在一定程度上... 将真空加热与电子束辐照两种改性后处理过程引入非金属光催化剂类石墨相氮化碳(graphitic carbon nitride,g-C_3N_4)的性能改善中.这两种后处理方法都能有效地改善g-C_3N_4的光催化特性,不过电子束辐照方法更具有破坏性,会在一定程度上改变g-C_3N_4光催化剂本身的化学键和能带结构.根据后处理的实施参数,真空热处理(6.7±0.7 Pa,4 d,200?C)可以将原始的g-C_3N_4可见光光催化性能提高2.5倍,而电子束辐照(800 kGy,1.8 MeV,8 mA·s^(-1))可以提高至4.5倍.光催化循环实验显示了改性后光催化剂的循环稳定性,也保证了这两种后处理方式的进一步实施. 展开更多
关键词 类石墨相氮化碳(graphitic carbon nitride g-c3n4) 真空加热 电子束辐照 后处理 光催化剂
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g-C_(3)N_(4)/Ag_(3)PO_(4)/CNT对亚甲基蓝和四环素光催化的降解 被引量:3
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作者 仇思 李小明 +2 位作者 罗琨 杨麒 陈飞 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2414-2424,共11页
通过沉淀法成功制备出新型石墨相氮化碳/Ag_(3)PO_(4)/碳纳米管三元异质耦合光催化材料(g-C_(3)N_(4)/Ag_(3)PO_(4)/CNT)。利用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)及紫外可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)等手... 通过沉淀法成功制备出新型石墨相氮化碳/Ag_(3)PO_(4)/碳纳米管三元异质耦合光催化材料(g-C_(3)N_(4)/Ag_(3)PO_(4)/CNT)。利用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)及紫外可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)等手段对所制备催化剂进行表征分析,并以亚甲基蓝(MB)和四环素(TC)为目标污染物,考察了催化剂对其的光催化降解性能。结果表明,7%wt g-C_(3)N_(4)/Ag_(3)PO_(4)/CNT具有最佳的光催化性能,对MB和TC反应速率常数分别为0.1329 min^(−1)和0.0488 min^(−1),分别是g-C_(3)N_(4)的44.30倍和13.55倍。此外,7%wt g-C_(3)N_(4)/Ag_(3)PO_(4)/CNT能够再15 min内对10 mg·L^(−1) MB光催化降解率达到99%,而对10 mg·L^(−1) TC的降解率在90 min内的降解率为85%。经过5次循环实验后,7%wt g-C_(3)N_(4)/Ag_(3)PO_(4)/CNT对MB和TC的降解率分别为95%和81%,说明该催化剂具备良好的稳定性和循环利用能力,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 g-c_(3)n_(4)/Ag_(3)PO_(4)/CnT 光催化 亚甲基蓝 四环素
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二次等温热缩聚改性对g-C_(3)N_(4)光催化剂性能的影响 被引量:4
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作者 段丽媛 李国强 +3 位作者 张舒婷 王宏宇 赵永乐 张永发 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期3389-3400,共12页
采用二次等温热缩聚方式对通过NH_(4)SCN制得的g-C_(3)N_(4)进行处理,通过XRD和SEM/TEM等手段对所制备样品的物相结构、表面形貌等结构特性及有机染料Rh B的降解效果进行了研究。结果表明,二次等温热缩聚改性使催化剂聚合度增加,层间距... 采用二次等温热缩聚方式对通过NH_(4)SCN制得的g-C_(3)N_(4)进行处理,通过XRD和SEM/TEM等手段对所制备样品的物相结构、表面形貌等结构特性及有机染料Rh B的降解效果进行了研究。结果表明,二次等温热缩聚改性使催化剂聚合度增加,层间距缩短,通过调节等温热缩聚处理时间构建了蜂窝孔洞薄片层表面结构,比表面积和孔容积分别增加了2.3倍和4.7倍;大量—NH—、—NH_(2)等氨基基团的产生,带来了更高的吸附氧含量;带隙宽度由2.77e V拓宽至2.81e V,且价带位置增至+1.625e V,使光生空穴拥有更强的氧化降解能力;边缘三嗪环结构单元中C—N==C位置上N元素缺失,减少了大量光生电荷的复合消耗,PL荧光光谱显示了明显降低的光生电子-空穴复合率,对载流子的充分利用使催化速率明显提高。有机污染物Rh B催化降解效果显著,光催化反应速率常数由0.006提高到0.031,反应速率提高了5.2倍,在420nm可见光下照射90min,降解率由42%提高至98%。 展开更多
关键词 光化学 催化 降解 石墨相氮化碳 二次等温热缩聚 氮空位 蜂窝孔洞薄片层
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Ag/Ag_(2)O/g-C_(3)N_(4) /BiVO_(4) 复合光催化体系降解盐酸四环素机理研究 被引量:6
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作者 许洋 蒲生彦 +1 位作者 季雯雯 杨曾 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2841-2849,共9页
为提高钒酸铋(BiVO_(4))对盐酸四环素(TC-HCl)在水溶液中的降解效率,以银基材料(Ag/Ag_(2)O)和石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))共同改性BiVO_(4),通过水热法、煅烧法、湿浸渍法、沉淀和热分解法分步制备了Ag/Ag_(2)O/g-C_(3)N_(4)/BiVO_(4)... 为提高钒酸铋(BiVO_(4))对盐酸四环素(TC-HCl)在水溶液中的降解效率,以银基材料(Ag/Ag_(2)O)和石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))共同改性BiVO_(4),通过水热法、煅烧法、湿浸渍法、沉淀和热分解法分步制备了Ag/Ag_(2)O/g-C_(3)N_(4)/BiVO_(4)四元复合材料;采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)及紫外-可见漫反射光谱法(UV-vis DRS)等方法对复合材料的形貌结构、元素分布及光学性质进行了表征.结果表明:①沉积了Ag/Ag_(2)O粒子后,复合材料对TC-HCl的吸附能力显著提高.②纳米Ag粒子的表面等离子体共振效应(SPR)以及g-C_(3)N_(4)的协同作用拓宽了光响应范围,表现出更好的光催化性能.③相较于BiVO_(4)、g-C_(3)N_(4)及g-C_(3)N_(4)/BiVO_(4),该复合材料对TC-HCl的降解效果最佳,降解率可达89.19%,且经过4次循环使用后仍能保持74.8%的降解率.④UV-vis及XPS分析证明,该复合材料的可见光响应拓展至548 nm,可吸收更多可见光.⑤体系自由基捕获试验证明,·O_(2)^(-)和h+在光催化降解TC-HCl过程中发挥主要作用,且h+的作用大于·O_(2)^(-).研究显示,Ag/Ag_(2)O/g-C_(3)N_(4)/BiVO_(4)是一种高效稳定的复合光催化剂,其在处理TC-HCl抗生素废水方面具有潜在的应用前景. 展开更多
关键词 光催化 石墨相氮化碳(g-c_(3)n_(4)) 氧化银 钒酸铋(BiVO_(4))
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原位复合法制备Ag@g-C_(3)N_(4)复合多孔微球及光催化性能研究 被引量:2
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作者 钱慧锦 赵卫峰 +4 位作者 李娇娇 张改 马爱洁 周宏伟 陈卫星 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期4166-4172,共7页
利用三聚氰胺(Melamine)和三聚氰酸(Cyanuric acid)分子间的氢键相互作用,在DMSO溶液中进行自组装制备球形超分子组装体(MCA),然后将MCA与AgNO_(3)复合,再进一步高温煅烧制备Ag@g-C_(3)N_(4)异质耦合复合多孔微球(Ag-MCA-CN)。利用傅里... 利用三聚氰胺(Melamine)和三聚氰酸(Cyanuric acid)分子间的氢键相互作用,在DMSO溶液中进行自组装制备球形超分子组装体(MCA),然后将MCA与AgNO_(3)复合,再进一步高温煅烧制备Ag@g-C_(3)N_(4)异质耦合复合多孔微球(Ag-MCA-CN)。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光漫反射(UV-vis DRS)光谱和荧光发射光谱(PL)等对等对样品进行了表征。以甲基橙(MO)为目标污染物,在可见光照射下,考察了Ag-MCA-CN复合光催化剂的光催化活性。结果表明,与MCA直接煅烧得到纯g-C_(3)N_(4)多孔微球(MCA-CN)相比,Ag-MCA-CN比表面积进一步增大,禁带宽度减小,具有更强的紫外及可见光吸收性能,光生电子和空穴复合率降低,光催化活性明显增强。Ag-MCA-CN比表面积可达到74.8 m^(2)/g,在可见光照射下25 min内对MO的降解率可达98%,降解速率常数k约为MCA-CN的2.9倍。 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 AG掺杂 多孔微球 光催化
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苝四羧酸二酰亚胺修饰增强g-C_(3)N_(4)光催化性能 被引量:2
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作者 赵卫峰 郝宁 +4 位作者 张改 钱慧锦 马爱洁 周宏伟 陈卫星 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期98-106,共9页
以3,4,9,10-苝四甲酸二酐和L-天冬氨酸为原料,合成水溶性苝二酰亚胺衍生物N,N′-二(2-丁二酸基)-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(PASP)。采用水热法将PASP接枝在g-C_(3)N_(4)上,制备PASP改性g-C_(3)N_(4)复合光催化剂(g-C_(3)N_(4)-PASP)。... 以3,4,9,10-苝四甲酸二酐和L-天冬氨酸为原料,合成水溶性苝二酰亚胺衍生物N,N′-二(2-丁二酸基)-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(PASP)。采用水热法将PASP接枝在g-C_(3)N_(4)上,制备PASP改性g-C_(3)N_(4)复合光催化剂(g-C_(3)N_(4)-PASP)。通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)和固体荧光光谱等对g-C_(3)N_(4)-PASP的组成、结构、形貌和光学性质等进行表征,考察g-C_(3)N_(4)-PASP对水溶液中模型污染物亚甲基蓝(MB)的光催化降解活性。结果表明:g-C_(3)N_(4)与PASP经水热反应,可通过酰胺键共价结合;相比纯g-C_(3)N_(4),g-C_(3)N_(4)-PASP比表面积显著增大,吸收带边红移至614 nm,同时PASP修饰可促进g-C_(3)N_(4)材料表面光生电子和空穴分离,进而有效提升光催化活性。在可见光(λ>420 nm)照射下,g-C_(3)N_(4)-PASP对MB的降解率60 min内可达99.4%,降解速率常数k约为g-C_(3)N_(4)的2倍。 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 苝四羧酸二酰亚胺 化学修饰 光催化
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g-C_(3)N_(4)材料在光催化能源转换领域的新进展 被引量:5
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作者 赵梦迪 李永利 王金淑 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期641-653,共13页
类石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))作为当前光催化领域的热点材料,尽管在可见光响应范围和载流子的迁移/分离方面不如人意,但其不含金属、稳定性好,结构易于调控等优点依然备受关注,尤其是近年来基于g-C_(3)N_(4)的形貌与电子结构调控取得... 类石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))作为当前光催化领域的热点材料,尽管在可见光响应范围和载流子的迁移/分离方面不如人意,但其不含金属、稳定性好,结构易于调控等优点依然备受关注,尤其是近年来基于g-C_(3)N_(4)的形貌与电子结构调控取得了大量的突破性进展.本文系统地综述了针对g-C_(3)N_(4)缺陷的不同改性和优化方法,从形貌调控、结构优化、构建异质结三方面介绍了g-C_(3)N_(4)光催化材料的最新研究进展,重点阐述了针对改善光催化分解水效率的各种改性优化策略.以材料的维度尺寸作为切入点介绍了不同形貌g-C_(3)N_(4)的制备方法,从掺杂与缺陷调控角度总结了g-C_(3)N_(4)结构与光生载流子分离以及催化性能的关系,并且依据不同异质结类型归纳了g-C_(3)N_(4)基光催化材料体系.最后,对g-C_(3)N_(4)基光催化材料今后的发展与面临的挑战进行了展望和总结. 展开更多
关键词 类石墨相氮化碳(g-c_(3)n_(4)) 形貌调控 结构优化 异质结构建 光催化析氢
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Efficient Photoelectrochemical Water Splitting by g-C_3N_4/TiO_2 Nanotube Array Heterostructures 被引量:7
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作者 Changhai Liu Fang Wang +4 位作者 Jin Zhang Ke Wang Yangyang Qiu Qian Liang Zhidong Chen 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS 2018年第2期247-259,共13页
Well-ordered TiO_2 nanotube arrays(TNTAs)decorated with graphitic carbon nitride(g-C_3N_4) were fabricated by anodic oxidization and calcination process.First, TNTAs were prepared via the anodic oxidation of Ti foil i... Well-ordered TiO_2 nanotube arrays(TNTAs)decorated with graphitic carbon nitride(g-C_3N_4) were fabricated by anodic oxidization and calcination process.First, TNTAs were prepared via the anodic oxidation of Ti foil in glycerol solution containing fluorinion and 20%deionized water. Subsequently, g-C_3N_4 film was hydrothermally grown on TNTAs via the hydrogen-bonded cyanuric acid melamine supramolecular complex. The results showed that g-C_3N_4 was successfully decorated on the TNTAs and the g-C_3N_4/TNTAs served as an efficient and stable photoanode for photoelectrochemical water splitting. The facile deposition method enables the fabrication of efficient and low-cost photoanodes for renewable energy applications. 展开更多
关键词 TiO2 nanotube arrays graphitic carbon nitride(g-c3n4) HETEROJUnCTIOn PHOTOELECTROCHEMICAL Water splitting
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新型g-C_3N_4/CuS复合材料的制备及光催化研究 被引量:2
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作者 赵海亮 岳文丽 陈波 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期3361-3367,共7页
"一步"水热法合成CuS修饰的石墨相氮化碳(g-C_3N_4/CuS)复合光催化剂,通过FE-SEM、XRD、FTIR、UV-VisDRS等手段对其进行了表征,利用Cr(Ⅵ)溶液考察了g-C_3N_4/CuS在可见光下的光催化还原性能。实验结果表明,g-C_3N_4/CuS复合... "一步"水热法合成CuS修饰的石墨相氮化碳(g-C_3N_4/CuS)复合光催化剂,通过FE-SEM、XRD、FTIR、UV-VisDRS等手段对其进行了表征,利用Cr(Ⅵ)溶液考察了g-C_3N_4/CuS在可见光下的光催化还原性能。实验结果表明,g-C_3N_4/CuS复合光催化剂的光催化活性明显优于单一的g-C_3N_4和CuS。可见光照射下,180 min内Cr(Ⅵ)的去除率可达70%以上。CuS的引入不仅扩宽了g-C_3N_4的可见光吸收范围,而且降低了g-C_3N_4光生电子和空穴的复合率,从而显著提高g-C_3N_4的光催化活性。该复合材料的催化活性受溶液的pH值影响较大,酸性条件下更有利于光催化反应的进行;共存低浓度腐殖酸对Cr(Ⅵ)的去除没有显著影响。g-C_3N_4/CuS具有良好的可见光催化活性,可用于废水中Cr(Ⅵ)的光催化还原去除。 展开更多
关键词 石墨相氮化碳(g-c3n4) g-c3n4/CuS复合材料 光催化还原 Cr(Ⅵ)
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DFT‑Guided Design and Fabrication of Carbon‑Nitride‑Based Materials for Energy Storage Devices:A Review 被引量:4
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作者 David Adekoya Shangshu Qian +4 位作者 Xingxing Gu William Wen Dongsheng Li Jianmin Ma Shanqing Zhang 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第1期245-288,共44页
Carbon nitrides(including CN,C2N,C3N,C3N4,C4N,and C5N)are a unique family of nitrogen-rich carbon materials with multiple beneficial properties in crystalline structures,morphologies,and electronic configurations.In t... Carbon nitrides(including CN,C2N,C3N,C3N4,C4N,and C5N)are a unique family of nitrogen-rich carbon materials with multiple beneficial properties in crystalline structures,morphologies,and electronic configurations.In this review,we provide a comprehensive review on these materials properties,theoretical advantages,the synthesis and modification strategies of different carbon nitride-based materials(CNBMs)and their application in existing and emerging rechargeable battery systems,such as lithium-ion batteries,sodium and potassium-ion batteries,lithium sulfur batteries,lithium oxygen batteries,lithium metal batteries,zinc-ion batteries,and solid-state batteries.The central theme of this review is to apply the theoretical and computational design to guide the experimental synthesis of CNBMs for energy storage,i.e.,facilitate the application of first-principle studies and density functional theory for electrode material design,synthesis,and characterization of different CNBMs for the aforementioned rechargeable batteries.At last,we conclude with the challenges,and prospects of CNBMs,and propose future perspectives and strategies for further advancement of CNBMs for rechargeable batteries. 展开更多
关键词 carbon nitrides Metal-ion batteries Density functional theory g-c3n4 AnODE
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