g-C3N4的剝離及g-C3N4-BiOBr光催化劑的制備和性能研究.pdf

1、光催化技術(shù)在污染治理以及清潔能源開(kāi)發(fā)等方面擁有越來(lái)越廣闊的發(fā)展前景，是解決日益嚴(yán)峻的能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的有效手段。石墨相氮化碳（g-C3N4）是一類(lèi)具有可見(jiàn)光響應(yīng)的新型半導(dǎo)體光催化劑，具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。而且g-C3N4無(wú)毒無(wú)害、制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低廉以及可回收再利用，是非常理想的光催化材料。但是在實(shí)際應(yīng)用中 g-C3N4還存在比表面積較小、光生電子和空穴復(fù)合效率過(guò)高等不足。
　　本文針對(duì) g-C3N4比表面積

2、較小這一缺陷，使用濃硫酸對(duì)其進(jìn)行剝離，制備得到具有較高比表面積的石墨相氮化碳納米片。并且本次課題研究還測(cè)試和分析了所制樣品的物理、化學(xué)特性以及光催化活性。其中XRD圖譜、電鏡照片和紅外光譜圖表明，g-C3N4被成功剝離，并且剝離得到的石墨相氮化碳納米片擁有和g-C3N4一樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)。所制樣品的BET比表面積分析結(jié)果顯示，石墨相氮化碳納米片的BET比表面積可達(dá)g-C3N4的5.3倍。與g-C3N4相比，制備的石墨相氮化碳納米片具有更高的

3、光催化活性，兩小時(shí)內(nèi)對(duì)甲基橙溶液的降解率可達(dá)94.1％。通過(guò)對(duì)樣品光催化活性的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，采用化學(xué)剝離法制備石墨相氮化碳納米片時(shí)，剝離300 mg的g-C3N4樣品的最佳實(shí)驗(yàn)條件是：濃硫酸使用量為12 mL；反應(yīng)時(shí)間為60 min；去離子水使用量為150 mL。
　　此外，本文將溴氧鉍和石墨相氮化碳納米片復(fù)合，通過(guò)構(gòu)成異質(zhì)結(jié)來(lái)促進(jìn)光生電子和空穴的分離。并測(cè)試和分析所制復(fù)合光催化劑樣品的物理、化學(xué)特性以及光催化活性。XRD圖譜、透射電

4、鏡照片和紅外光譜圖表明，所制得的復(fù)合光催化劑樣品是由石墨相氮化碳納米片和 BiOBr組成。熱重分析結(jié)果表明，所制得的復(fù)合光催化劑樣品具有良好的熱穩(wěn)定性。與單一的石墨相氮化碳納米片和BiOBr相比，所制得的復(fù)合光催化劑樣品具有更高的光催化降解能力；其中BiOBr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的復(fù)合光催化劑樣品具有最強(qiáng)的催化活性，兩小時(shí)內(nèi)對(duì)甲基橙溶液的降解率可達(dá)99.7%。由于異質(zhì)結(jié)的存在，課題研究中所制備的復(fù)合光催化劑樣品擁有更高的光催化活性，其催化降