【摘要】：氮化碳作為一種新型的半導(dǎo)體材料,自20世紀(jì)80年代以來(lái),逐漸成為材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其中,類(lèi)石墨相氮化碳(g-C_3N_4,簡(jiǎn)寫(xiě)為CN)是一種擁有獨(dú)特的二維片層狀結(jié)構(gòu)的非金屬半導(dǎo)體材料,具有良好的抗酸堿性和熱穩(wěn)定以及化學(xué)穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)和性能易于控制,對(duì)可見(jiàn)光有一定吸收,作為一種廉價(jià)的無(wú)金屬可見(jiàn)光光催化劑,其在光催化領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。然而,g-C_3N_4的光催化效率仍受其電子-空穴復(fù)合率高以及對(duì)可見(jiàn)光吸收少等因素限制。因此,利用g-C_3N_4的優(yōu)點(diǎn),以其為基底材料進(jìn)行多元復(fù)合,來(lái)提升光生載流子的分離速度及對(duì)太陽(yáng)光的利用率,從而增強(qiáng)復(fù)合材料的光催化效果,具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。本論文構(gòu)建了幾種CN基三元納米異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料,采用多種分析測(cè)試手段對(duì)其進(jìn)行了表征,研究了其可見(jiàn)光催化活性和穩(wěn)定性,并進(jìn)一步探討了可能的可見(jiàn)光催化機(jī)理。具體取得的研究結(jié)果如下:1、采用簡(jiǎn)易水浴共沉淀法成功制備了g-C_3N_4/RGO/Zn S(簡(jiǎn)寫(xiě)為CN/RGO/ZS)三元復(fù)合光催化劑,通過(guò)XRD、FTIR、SEM、TEM、EDX和XPS等表征手段分析了樣品的晶相結(jié)構(gòu)、微觀(guān)形貌和元素組成�？梢�(jiàn)光光催化降解Rh B(10 mg/L)活性實(shí)驗(yàn)顯示,CN/RGO/ZS在可見(jiàn)光照射下展現(xiàn)出優(yōu)異的光催化降解Rh B性能,分別是CN/RGO、CN/ZS和RGO/ZS二元復(fù)合物活性的1.04、1.17和5.38倍。CN/RGO/ZS高效的光催化活性歸于多種因素的協(xié)同效應(yīng):有效的電荷分離、多步電子轉(zhuǎn)移以及RGO優(yōu)越的導(dǎo)電性和其較好的可見(jiàn)光吸收性能。2、通過(guò)簡(jiǎn)易水熱法成功制備了以還原氧化石墨烯為橋梁的Z型納米異質(zhì)結(jié)RGO/g-C_3N_4/Bi VO_4(簡(jiǎn)寫(xiě)為RGO/CN/BVO)三元復(fù)合納米材料,利用XRD、TEM、HAADF-STEM、Mapping與XPS等多種表征手段研究了其晶相結(jié)構(gòu)、形貌特點(diǎn)、元素組成及價(jià)態(tài)等。同時(shí)還研究了RGO/CN/BVO三元復(fù)合光催化劑可見(jiàn)光照射下降解TC(35 mg/L)的活性、穩(wěn)定性及其可能的增強(qiáng)光催化機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,RGO/CN/BVO可見(jiàn)光照射下降解TC的速率分別是RGO/CN、CN/BVO和RGO/BVO的1.13、1.16和1.41倍。循環(huán)使用實(shí)驗(yàn)以及循環(huán)使用后樣品的XRD表征結(jié)果顯示,RGO/CN/BVO在降解過(guò)程中具有很好的穩(wěn)定性。RGO/CN/BVO增強(qiáng)的光催化性能歸因于RGO高的電子遷移速率以及復(fù)合催化劑的Z型納米異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)能夠提高其可見(jiàn)光光吸收性能以及電子與空穴分離速率。3、引入碳納米管(CNT),通過(guò)一步簡(jiǎn)易水熱法成功制備了可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)的Z型納米異質(zhì)結(jié)Carbon Nanotubes/g-C_3N_4/Bi2WO6(簡(jiǎn)寫(xiě)為CNT/CN/BWO)三元復(fù)合物,采用XRD、TEM與XPS等方法分析表征了其晶相結(jié)構(gòu)、形貌和光學(xué)特性,通過(guò)可見(jiàn)光照射下降解TC(35 mg/L)考察了CNT/CN/BWO三元復(fù)合納米材料的光催化活性和穩(wěn)定性,并探討了其可能的增強(qiáng)光催化機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CNT/CN/BWO可見(jiàn)光照射下降解TC的速率分別是CNT/CN、CN/BWO和CNT/BWO的2.5、1.5和1.1倍。循環(huán)降解TC結(jié)果顯示,CNT/CN/BWO具有很好的循環(huán)穩(wěn)定性。該復(fù)合物增強(qiáng)的光催化性能歸因于CNT優(yōu)越的導(dǎo)電性以及復(fù)合催化劑的Z型納米異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),其可以大大提高光吸收能力和電子與空穴分離速率。
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【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O643.36

【參考文獻(xiàn)】

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1 韓成;雷永鵬;王應(yīng)德;;納米異質(zhì)結(jié)光催化材料制取太陽(yáng)能燃料研究進(jìn)展[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);2015年11期

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本文編號(hào)：2388278