【摘要】：石墨相氮化碳(g-C3N4)作為一種無機非金屬半導體材料,具有優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性,化學穩(wěn)定性和合適的能帶結(jié)構(gòu),在光催化領(lǐng)域具有具大的應(yīng)用前景。本論文主要從g-C3N4的制備與改性和構(gòu)建g-C3N4宏觀光催化劑出發(fā),并著重研究了其在降解污染氣體NO中的應(yīng)用。首先,比較了不同前驅(qū)體在馬弗爐中制得的g-C3N4的光催化活性,篩選出活性較好的g-C3N4。接著采用濃硫酸和高鐵酸鉀對g-C3N4進行改性,并探索了改性時間對氧化g-C3N4光催化活性的影響。實驗結(jié)果表明O-g-C3N4-K-3h在可見光下實現(xiàn)了最大的NO去除效率,達到45.82%,光催化活性增加的主要原因是O-g-C3N4-K-3h樣品吸光性的增加。后面又探索了濃硫酸對質(zhì)子化g-C3N4光催化活性的影響,發(fā)現(xiàn)O-g-C3N4-3h樣品的光催化活性接近于O-g-C3N4-K-3h,其光催化活性增加來源于比表面積的增加和光生電子和空穴的分離能力的增強。最后考慮到高鐵酸鉀成本問題,認為O-g-C3N4-3h是更好的改性產(chǎn)物。接著,在上述研究的基礎(chǔ)上,為了擴大質(zhì)子化g-C3N4的實際應(yīng)用,選擇氧化石墨烯為載體,采用溫和的一步冷凍干燥法,將質(zhì)子化g-C3N4光催化劑負載到氧化石墨烯氣凝膠上,形成宏觀氣凝膠催化劑。研究表明這種宏觀氣凝膠催化劑光解NO活性提高的原因是比表面積的增加,吸光性能的增強和光生電子和空穴分離的增強,但是質(zhì)子化g-C3N4/氧化石墨烯氣凝膠存在制備過程復雜、成本較高、機械強度較差的缺點。最后,為了進一步提高g-C3N4宏觀光催化劑的光催化活性和機械強度,選擇了三聚氰胺海綿為載體,采用一種溫和的超聲-涂覆法成功地制備g-C3N4/MS宏觀光催化劑,研究表明這種宏觀光催化劑在光解NO、光解羅丹明B和光還原CO2的過程中,都有一個增強的光催化活性。研究表明這種光催化劑活性增加的原因來自于其增大的比表面積、增強的可見光的吸收能力和增強的光生載流子的分離能力。此外,制備的g-C3N4/MS宏觀光催化劑擁有超低密度、高孔隙、優(yōu)秀的機械強度、可調(diào)的形狀以及g-C3N4和MS牢固結(jié)合的特性,這些特性使得g-C3N4/MS更好的適應(yīng)于實際應(yīng)用,另外,其制備過程的簡單和原料成本低廉,又使得g-C3N4/MS可以實現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;O644.1
【圖文】：

太陽光中不同波長范圍的光的能量分布圖

圖１－４Ｃ３Ｎ４五種同素異形體的晶體結(jié)構(gòu)圖［７７］逡逑Ａ：邋Ｐ－Ｃ３Ｎ４，邋Ｂ：邋ａ－Ｃ３Ｎ４＞邋Ｃ：邋ｇ－Ｃ３Ｎ４，邋Ｄ：邋ｐ－Ｃ３Ｎ４，邋Ｅ：邋ｃ－Ｃ３Ｎ４逡逑

圖１－５塊狀的ｇ－Ｃ３Ｎ４到ｇ－Ｃ３Ｎ４納米片的熱氧化刻蝕過程（Ｃ原子為灰色，Ｎ原子為藍色，Ｈ原子為逡逑紅色）及５０邋ｍｇ塊狀的ｇ－Ｃ３Ｎ４和片層ｇ－Ｃ３Ｎ４的照片［８７１逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2753451