【摘要】：目前,世界上的環(huán)境污染和能源短缺問題日益嚴(yán)重,在這種情況下光催化技術(shù)逐漸成為越來越多科學(xué)家的研究熱點。在眾多光催化材料中,類石墨烯材料g-C_3N_4作為一種擁有優(yōu)良性質(zhì)的非金屬光催化材料贏得人們越來越多的關(guān)注。然而,g-C_3N_4由于其較小的比表面積和較高的光生電子-空穴復(fù)合率極大地限制了g-C_3N_4在解決能源緊缺和環(huán)境污染中的實際應(yīng)用。因而提高g-C_3N_4光催化材料的比表面積和抑制g-C_3N_4光生電子-空穴的復(fù)合成為提高類石墨烯材料g-C_3N_4光催化效率的主要研究方向。本文基于類石墨烯材料g-C_3N_4在光催化反應(yīng)中存在的種種問題,利用各種改性方法制備出具有高比表面積的g-C_3N_4納米片和g-C_3N_4基復(fù)合光催化材料,其主要內(nèi)容如下:1、用雙氰胺作為前驅(qū)體和氯化銨作為氣相模板,用氣相模板法制備出具有高比表面積的g-C_3N_4納米片,并在室溫下以可見光分解高濃度RhB染料水溶液來評價其光催化活性。實驗結(jié)果表明,雙氰胺與氯化銨的質(zhì)量比對光催化材料的比表面積、帶隙結(jié)構(gòu)和光催化活性有明顯影響。在優(yōu)化條件下,即M_(雙氰胺):M_(氯化銨)=1:5時,實驗制備的g-C_3N_4納米片具有最佳的光催化活性。2、用鈦酸四丁酯和雙氰胺作為前軀體原料,加入金納米顆粒作為導(dǎo)電介質(zhì),通過一種簡單高溫煅燒法成功地制備出大孔/介孔TiO_2/Au/g-C_3N_4異質(zhì)結(jié)光催化劑。新制光催化材料的催化性能通過在室溫下在可見光照射下降解高濃度RhB染料水溶液來評價。通過實驗結(jié)果表明:在所制得的樣品之中,導(dǎo)電介質(zhì)Au納米顆粒的含量對光催化材料的催化性能有重要影響。當(dāng)Au與TiO_2的質(zhì)量比為1.5%時,復(fù)合材料TiO_2/Au/g-C_3N_4表現(xiàn)出最佳的光催化活性。這主要歸因于樣品較大的比表面積和較窄的帶隙。捕獲實驗表明,在光催化降解反應(yīng)中,·O_2~-和h~+是光催化過程中主要的活性成分。我們因此提出了大孔/介孔TiO_2/Au/g-C_3N_4在降解RhB水溶液過程中的光催化反應(yīng)機理。3、以雙氰胺為前軀體原料,氧化石墨烯為電子介質(zhì),通過在N_2/H_2氣氛下高溫煅燒制備出富氮型g-C_3N_4/rGO異質(zhì)結(jié)光催化劑。通過實驗結(jié)果表明:氧化石墨烯與雙氰胺的質(zhì)量比對光催化材料的晶粒尺寸、晶化程度、能帶結(jié)構(gòu)以及樣品的光催化活性有很大的影響。同時,當(dāng)氧化石墨烯與雙氰胺的質(zhì)量比為1%,新制樣品擁有最好的光催化性能。這主要歸因于光催化材料的較窄的帶隙和較低的光生電子空穴復(fù)合率。通過捕獲實驗表明:在光催化分解反應(yīng)中·O_2~-和h~+是主要的活性物質(zhì)。我們通過對富氮型g-C_3N_4/rGO光催化劑的設(shè)計,為制備其他高效新型g-C_3N_4基催化劑提供了新的拓展思路。
【學(xué)位授予單位】：湖北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;O644.1
【圖文】：

圖 1-1 光催材料中光生電子-空穴的遷移和反應(yīng)示意圖[15]。Fig. 1-1 The schematic diagrams of migration and transfer electrons and holes in thephotocatalysts[15].

1-2 g-C3N4/TiO2異質(zhì)結(jié)光催化材料的光催化matic diagram of the photo-electrons transfer ocomposite[28].種不同半導(dǎo)體具有不同的帶隙寬度，同時價結(jié)復(fù)合光催化材料被光照射激發(fā)，一個半導(dǎo)導(dǎo)體的導(dǎo)帶（VB）和價帶（CB），使光生合材料的光催化效率。的帶隙結(jié)構(gòu)可以直接決定著光催化劑的光吸否順利進行。因而，調(diào)整 g-C3N4的帶隙結(jié)構(gòu)多科研工作者通過摻雜 N、B、F、P 和 S 等元-C3N4的光催化效率[29-30]。此前，Wang 等通

圖 2-2 樣品 FESEM 圖：（a）CN0，（b）CN2；樣品的 TEM 圖：（c）CN2。Fig. 2-2 The FESEM images of samples: (a) CN0, (b) CN2; the TEM image of the sample：(c)CN2.圖 2-2 是各光催化劑的 SEM 和 TEM 圖，從圖 2-2（a）和（b）中可以看出塊狀 g-C3N4

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號：2783882