g-C3N4-TiO2復合納米材料的制備及可見光催化性能研究.pdf

1、TiO2無毒、廉價、結構穩(wěn)定,具有優(yōu)良的光催化性能,是近年研究較多的半導體光催化劑之一。但是由于其禁帶較寬(3.2eV),僅能在紫外光區(qū)響應,而波長小于380nm的紫外光對應的能量僅占整個太陽能光譜波長范圍總能量的3.39％,因此,TiO2作為光催化劑存在能量利用率低的問題;另外,TiO2光生電子-空穴容易復合,光催化效率有待提高。而g-C3N4作為一種新型的非金屬半導體材料,具有良好的可見光響應性(禁帶寬度約2.7eV),化學穩(wěn)定性和

2、熱穩(wěn)定性,有離域的共軛π鍵,可用于有機污染物降解、可見光解水制氫等。
　　為了進一步提高TiO2的光催化效率,本文采用廉價易得的工業(yè)偏鈦酸和三聚氰胺為原料展開系列研究,制備了g-C3N4/TiO2復合光催化材料;運用X射線衍射(XRD)能譜、傅里葉紅外變換光譜(FT-IR)、透射電子顯微鏡(TEM)、熱重-差示掃描量熱分析(TG-DSC)、物理吸附儀(N2-BET)、X射線光電子(XPS)能譜、紫外-可見吸收(UV-Vis)光譜、

3、三維熒光(FS)光譜等分析了材料的晶相、結構、形貌、化學形態(tài)和光學性能;并考察了焙燒溫度,原料配比和焙燒時間對材料結構和性能的影響;以亞甲基藍溶液為目標污染物,評價制備條件對材料光催化性能的影響。
　　論文的主要研究成果包括:
　?、僖匀矍璋泛凸I(yè)偏鈦酸為原料,采用一步熱處理法制備了g-C3N4/TiO2復合催化材料;光催化結果顯示,復合催化材料催化效果顯著提高,原料配比、焙燒溫度和時間存在最佳值;其中,以三聚氰胺與工業(yè)偏

4、鈦酸質(zhì)量比為1.0,500℃焙燒1.5h制備的材料,在過濾掉紫外光的500W氙燈照射下,300min內(nèi)可使10mg/L亞甲基藍溶液降解率達到83％;
　　②表征結果顯示,材料中TiO2以銳鈦礦相存在,三聚氰胺熱解縮聚為片層結構氮化碳,形成了g-C3N4/TiO2復合物;材料的禁帶寬度明顯降低,最大吸收波長紅移;并且由于介孔的引入,材料的比表面積和孔體積顯著增大;
　?、郾狙芯靠蔀殡y降解有機污染物的處理提供新的方法,并為實用性