ZnO复合石墨相氮化碳纳米片的制备及其光催化性能研究

为了提高石墨相氮化碳光催化性能,本文以尿素、硫脲、醋酸锌为前驱体,通过氧化热剥离与共混煅烧法分别制备g-C_(3)N_(4)_(2)纳米片和ZnO/g-C_(3)N_(4)_(2)异质结复合材料,并采用TEM、FTIR、XRD、UV-Vis DRS、BET等表征手段对制备的催化剂进行结构表征。以罗丹明、大肠杆菌为探针,考察了催化剂的光催化降解性能和抑菌活性。结果表明:以尿素和硫脲为前驱体,经过氧化热剥离处理后能得到的g-C_(3)N_(4)_(2)D纳米片,其比表面积更大、光催化性能更加优异,且其对罗丹明的降解率较未剥离的g-C_(3)N_(4)_(2)提高了21.2%。在40 min氙灯照射下,纯g-C_(3)N_(4)_(2)并未表现出良好的抑菌性能,而通过ZnO复合制备的ZnO/g-C_(3)N_(4)_(2)异质结复合材料,在光催化降解率和抑菌活性方面均有很大提高,其中复合20%ZnO制得的ZnO异质结复合材料表现出最佳的光催化性能,在60 min氙灯光照下,对质量浓度为10 mg/L的罗丹明溶液降解率达到了91.2%。20%ZnO/g-C_(3)N_(4)_(2)对大肠杆菌表现出优异的抑菌活性,经过40 min氙灯照射后,其对浓度为106cfu/mL菌悬液抗菌率达到100%。石墨相氮化碳可以通过氧化热剥离增大比表面积,然后再与金属氧化物ZnO复合,通过减小禁带宽度,扩大可见光的利用范围,从而达到提高光催化性能的目的。