以硫酸鈦為鈦源,采用水熱法成功制備了TiO₂納米顆粒均勻負(fù)載于多孔g-C3N4表面的復(fù)合光催化材料。利用X射線衍射（XRD）、紅外光譜（FT-IR）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）,紫外-可見漫反射（DRS）和熒光光譜（PL）等手段對(duì)樣品進(jìn)行表征,并以甲基橙為目標(biāo)分解物考察了樣品的可見光催化活性。結(jié)果表明:質(zhì)子化作用是形成多孔結(jié)構(gòu)的主要原因,且多孔性與Ti（SO4）2濃度高度相關(guān)。多孔結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生顯著提高了復(fù)合材料對(duì)甲基橙的吸附能力。另一方面,TiO₂在g-C3N4表面原位形核生長,形成納米結(jié),光生電子-空穴對(duì)可通過納米結(jié)有效分離,從而提高復(fù)合材料量子效率,增強(qiáng)光催化活性。不過,負(fù)載TiO₂后,復(fù)合材料的可見光響應(yīng)特性有所降低。綜合來看,當(dāng)TiO₂與g-C3N4摩爾比為1/3時(shí),所得復(fù)合材料光催化活性最強(qiáng),降解甲基橙的一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)為單一g-C3N4的11.1倍。 

【文章來源】：稀有金屬材料與工程. 2016,45(S1)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

CN-H及TiO2/g-C3N4復(fù)合材料SEM照片

過這種結(jié)構(gòu)有效分離，進(jìn)而提高光催化性能。圖4a為CN-H，CT-8，CT-3和CT-1樣品的UV-vis漫反射光譜。所有樣品均在可見光區(qū)域（451nm以下）表現(xiàn)出良好的吸收特性。在380~451nm光譜范圍內(nèi)形成的陡峭曲線與半導(dǎo)體的帶隙躍遷有關(guān)。當(dāng)表面負(fù)載TiO2納米顆粒時(shí)，復(fù)合樣品可見光響應(yīng)隨負(fù)載量增加逐步減弱，這與g-C3N4與TiO2兩者的吸光特性有關(guān)。圖4b為上述樣品的PL光譜，激發(fā)波長為325nm。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，各樣品的熒光曲線形狀類似，發(fā)射峰均在450nm左右，與文獻(xiàn)值相近[20]。當(dāng)TiO2與g-C3N4形成納圖3CT-3樣品TEM和HRTEM照片F(xiàn)ig.3TEM(a)andHRTEM(b)imagesofCT-3sample米結(jié)后，復(fù)合材料熒光強(qiáng)度顯著減弱，這是因?yàn)榧{米結(jié)能使光生電子空穴對(duì)有效分離[21]。以甲基橙為目標(biāo)分解物，研究了多孔TiO2/g-C3N4復(fù)合材料的可見光催化性能。圖5a為不同樣品作用下甲基橙濃度-時(shí)間關(guān)系曲線，圖5b為相應(yīng)的一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)k，擬合公式為ln(C0/C)=kt，其中C0和C為時(shí)間為0和t的MO濃度�？梢钥吹�，在可見光下，2μm500nmabcdefab50nm5nmd=0.352nmTiO2(101)

擼ㄍ?c）可知，當(dāng)TiO2/g-C3N4摩爾比為1/3時(shí)，復(fù)合材料擁有網(wǎng)絡(luò)狀多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)MO吸附能力最強(qiáng)；另一方面，由紫外-可見漫反射光譜和熒光光譜分析可知，當(dāng)TiO2/g-C3N4摩爾比增加時(shí)，復(fù)合材料的可見光響應(yīng)特性逐漸減弱，而量子效率逐漸最強(qiáng)。綜合來看，當(dāng)TiO2與g-C3N4摩爾比為1/3時(shí)，復(fù)合樣品（CT-3）光催化效率最佳。此時(shí)，盡管CT-3樣品的可見光響應(yīng)特性較CN-H有所降低，但其量子效率大為提高，可見光照射下，多孔g-C3N4產(chǎn)生的電子空穴對(duì)能通過g-C3N4與TiO2間的納圖6可見光下TiO2/g-C3N4復(fù)合材料光生電子空穴對(duì)分離過程Fig.6Illustrationofelectron-holeseparationprocessintheTiO2/g-C3N4nanocompositeundervisible-lightirradiation米結(jié)有效分離（圖6）；此外，g-C3N4多孔網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)還可大幅提高樣品對(duì)MO的吸附能力，使得CT-3樣品可見光降解MO能力顯著提高。3結(jié)論1)以Ti(SO4)2為鈦源，采用水熱法在g-C3N4表面300400500600CT-HCT-8CT-1Absorbnaec/a.u.Wavelength/nmCT-3a400450500550600650700CT-3CT-8CN-HCT-1Intenstyia/.u.Wavelength/nmb0.00.51.01.52.02.53.00.50.60.70.80.91.0C/C0Time/hBlankCNCN-HCT-8CT-4CT-2CT-3CT-1a0.000.050.100.150.200.25kh/1-CNCN-HCT-8CT-4CT-3CT-2CT-10.01950.02140.1250.1450.2340.1170.0971bSample3004005006007000.00.20.40.60.8CT-8CT-1CN-HBlankAbsorpiotnWavelength/nmCT-3c–10123otePtn


本文編號(hào)：3502990