石墨相氮化碳（graphitic carbon nitride,GCN）是一種新型二維層狀材料,近些年來在催化和分離領(lǐng)域表現(xiàn)出較好的應(yīng)用前景。一方面憑借其簡(jiǎn)單的合成工藝、對(duì)可見光的吸收、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,GCN可將取之不盡的太陽能轉(zhuǎn)化為清潔化學(xué)燃料,從而為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展引起的能源危機(jī)等問題提供解決方案;另一方面憑借其豐富可調(diào)的二維納米孔道網(wǎng)絡(luò),GCN基分離膜有望應(yīng)用于海水脫鹽、污水凈化和生物藥物等領(lǐng)域。本論文旨在探索GCN的可控合成及其在光催化產(chǎn)氫和分離等方面的性能和機(jī)理,深入理解合成方法、微觀結(jié)構(gòu)和光催化活性之間的關(guān)系,達(dá)到優(yōu)化GCN催化活性的目的;同時(shí),利用具有不同尺寸和功能的（手性）陰離子型支撐層在質(zhì)子化的GCN層間的嵌入作用調(diào)控層間距和層間環(huán)境,實(shí)現(xiàn)GCN基薄膜對(duì)分子、離子在亞納米尺度的精準(zhǔn)篩分及不同手性對(duì)映異構(gòu)體的立體選擇性滲透。本論文主要包括以下幾方面內(nèi)容:1.受制于聚合程度低、晶型低、比表面積小、可見光吸收范圍窄、光生電子-空穴對(duì)復(fù)合快等缺陷,傳統(tǒng)GCN在光催化產(chǎn)氫反應(yīng)中一般表現(xiàn)出較低的活性。我們?cè)诜忾]體系中合成了具有高晶型的GCN,并進(jìn)一步采用混合溶劑進(jìn)行高效液... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

(a)三嘴環(huán)結(jié)構(gòu)草元:(b)3-s.三喃環(huán)結(jié)構(gòu)單元.

１．２．３?ＧＣＮ的合成方法??目前，大多數(shù)用來進(jìn)行光催化反應(yīng)的ＧＣＮ均為低晶型的樣品。合理選用富??含Ｃ和Ｎ的前驅(qū)體［２７－３（）］，控制反應(yīng)參數(shù)，都可制備得到ＧＣＮ，如圖１．２所示。??同時(shí)，用來合成不同結(jié)構(gòu)的氮化碳的方法有很多［３１？］，而對(duì)于室溫下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定??的ＧＣＮ，最常用的就是熱聚合法，通過此方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)控、性能優(yōu)化也是行??之有效的。以氰胺作為前驅(qū)體為例，合成過程中隨著溫度的變化，會(huì)產(chǎn)生一系??列不同的中間相，如圖１．３所示。該過程實(shí)際上是逐步加成聚合和縮聚的結(jié)合，??一般氰胺會(huì)在２０３?°Ｃ和２３４?°Ｃ分別生成雙氰胺和三聚氰胺，同時(shí)伴隨著氨氣釋??放的過程。繼續(xù)升高溫度會(huì)使三聚氰胺進(jìn)行結(jié)構(gòu)重排，形成３－ｓ－三嗪環(huán)（ｍｅｌｅｍ）。??而聚合的ＧＣＮ?—般會(huì)在５２０?°Ｃ以上得到，其溫度穩(wěn)定性可達(dá)６００?°Ｃ，溫度高??于７００°Ｃ時(shí)ＧＣＮ開始分解。??Ｍｅｌａｍｉｎｅ??（ＣｓＨ

因就是聚合過程不充分，程度不夠，從而導(dǎo)致ＧＣＮ僅表現(xiàn)出較低的晶型，形成??的大量氫鍵和ＮＨ／ＮＨ２基團(tuán)一起連接著“之”字形的無限一維ｍｅｌｏｎ長(zhǎng)鏈，它們??和共價(jià)鍵共同組成這種平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖１．４所示氫鍵的存在可能會(huì)阻??擋跨平面的電荷傳導(dǎo)，且ｍｅｌｏｎ中的光生載流子高度定域，在ＧＣＮ的夾層中間??運(yùn)輸困難。理論上來講，將光催化劑的結(jié)晶度提高會(huì)使作為電子－空穴對(duì)復(fù)合中??心的缺陷最小化，從而提升催化活性［３７＿３９］。目前，制備高晶型ＧＣＮ普遍采用的??方法是：使用混合熔融鹽，在封閉體系中引發(fā)離子熱反應(yīng)，可以得到不同結(jié)構(gòu)??的高晶型ＧＣＮ。早在２００７年，Ｌｏｔｓｃｈ等人就借助于封閉體系中產(chǎn)生的氨氣壓??力，在無熔鹽條件下合成出具有選區(qū)電子衍射圖案的高晶型ｍｅｌｏｎ，但僅僅推??測(cè)這種以３－ｓ－三嗪環(huán)為次級(jí)構(gòu)筑單元的聚合物是ＧＣＮ的階段性產(chǎn)物，且該材料??的性能研宄并未得到延續(xù)［４（）］。??；、？?ｔ?廣??圖１．４含大置氧鍵的傳統(tǒng)低晶型ＧＣＮ．白色、深灰色和淺灰色分別表示Ｈ、Ｃ和Ｎ原子。??一般而言

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3000349