石墨相氮化碳的結構及其熒光特性研究.pdf

1、本文利用分步熱解三聚氰胺的方法制備了石墨相氮化碳（g-CN）材料，并對其聚合度、結構、鍵價特性和形貌進行了分析表征，闡明了g-CN樣品的聚合程度和結構與實驗條件之間的內在聯(lián)系。在此基礎上研究了g-CN熒光發(fā)光特性，分析了該材料的熒光發(fā)光機理，并進一步研究了樣品結構對其熒光特性的影響。
　　以七嗪環(huán)為結構單元，分別計算了鏈狀聚合和片狀聚合兩種情況下g-CN的成分隨聚合度的變化。計算結果表明鏈狀聚合產物的N/C比值趨于1.5，H含量趨

2、于16.67at.％；而片狀聚合最終形成g-C3N4結構，其N/C趨于4/3，H含量趨于0。對于鏈狀聚合產物而言，其成分在聚合度n＞50之后趨于穩(wěn)定。在不同的熱解溫度下，通過長時間保溫制備了一系列g-CN材料并對其成分、結構和鍵價特性進行了表征。實驗結果表明所制備的g-CN的聚合度隨熱解溫度的上升逐漸增加。熱解溫度較低時，產物中混雜存在各種結構的低級縮聚物，其結構有序性較低；當熱解溫度為600℃時，產物的聚合度較高，鏈狀和片狀聚合產物同

3、時存在，其N/C比值達到最低；當溫度進一步升高，所得g-CN以鏈狀聚合產物為主，分子鏈反向咬合并通過氫鍵連接形成穩(wěn)定的片層結構，之后以ABAB的形式堆垛形成正交相晶體結構。
　　分析了典型g-CN的熒光發(fā)射譜，并對其發(fā)光機理進行了解釋，之后進一步研究了g-CN樣品的結構對其熒光發(fā)光特性的影響。在較短的保溫時間下，g-CN樣品的熒光光譜隨熱解溫度的升高而逐漸紅移；在較低的熱解溫度下，樣品的熒光光譜隨保溫時間的延長也發(fā)生類似的紅移現(xiàn)象