類石墨氮化碳-溴化銀復合材料制備及其可見光催化性能.pdf

1、隨著社會的不斷進步，能源危機和環(huán)境污染問題已受到了世界各國的高度重視。作為一種重要的太陽能利用手段，可見光催化材料及技術已成為化學、材料學和環(huán)境科學等領域的研究熱點。
　　近年來，類石墨氮化碳(g-C3N4)，由于其優(yōu)異的物理/化學穩(wěn)定性、來源豐富和合適的電子能帶結(jié)構(2.7 eV)，被作為一種廉價、穩(wěn)定的可見光催化劑應用于光解水產(chǎn)氫、有機污染物降解等領域，受到人們普遍關注。但是，傳統(tǒng)固相法制備的g-C3N4仍存在比表面積小、量子

2、效率低等系列問題，嚴重制約了其在環(huán)境治理以及能源領域等方面的廣泛應用。針對這些存在的問題，本文擬通過開展超聲處理g-C3N4研究細化其顆粒尺寸;在此基礎上利用硫酸在水熱條件下對g-C3N4的質(zhì)子化作用獲得多孔g-C3N4;然后以多孔g-C3N4為基體，控制納米溴化銀（AgBr）顆粒在其表面生長，制備g-C3N4/AgBr復合光催化材料，并對材料相關特性進行研究。論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)超聲處理對g-C3N4結(jié)構形

3、貌及性能的影響
　　采用簡單的超聲處理工藝，在異丙醇介質(zhì)中對傳統(tǒng)固相法制備的g-C3N4顆粒進行超聲處理。利用粒徑分析、X射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡和紫外-可見漫反射光譜等表征手段，研究了超聲時間對g-C3N4粒徑大小、晶體結(jié)構、官能基團、表面形貌以及光吸收性能的影響，并考察了超聲處理后g-C3N4對羅丹明B的吸附能力和可見光催化行為。結(jié)果表明:超聲處理能夠有效減小g-C3N4顆粒尺寸，增大g-C3N4與染料的接觸反應面積，而超

4、聲產(chǎn)生的表面裂縫和缺陷能夠提供更多的活性反應位點，從而提高g-C3N4的光催化活性。
　　(2)無模板法制備多孔g-C3N4及其可見光催化性能
　　在超聲細化處理g-C3N4顆?；A上，通過硫酸水熱改性，在無模板條件下成功制備出多孔g-C3N4材料。通過X射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡、比表面積測試、熱重分析和紫外-可見漫反射光譜等表征手段，研究了水熱硫酸濃度對其晶體結(jié)構、官能基團、表面形貌、孔結(jié)構、熱穩(wěn)定性以及光吸收性能的影

5、響，并考察了水熱改性g-C3N4對負電性染料甲基橙和正電性染料羅丹明B的吸附性能和可見光催化行為。此外，基于電化學分析、電子順磁共振、以及活性基團檢測實驗，對水熱改性g-C3N4的光催化機理進行分析。結(jié)果表明:硫酸水熱改性工藝能夠制備具有多孔結(jié)構的g-C3N4材料，增強其對污染物的吸附能力，并在一定程度上提高光生載流子的分離-轉(zhuǎn)移效率，從而增強g-C3N4的可見光催化活性。
　　(3) g-C3N4/AgBr復合光催化材料制備及其

6、可見光催化性能
　　以硫酸水熱質(zhì)子化處理的多孔g-C3N4為基底，通過原位沉積AgBr納米顆粒，成功制備了g-C3N4/AgBr復合光催化材料。通過X射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡、比表面積測試、莫特-肖特基測試和紫外-可見漫反射光譜等表征手段，系統(tǒng)研究了復合體系的晶體結(jié)構、官能基團、表面形貌、孔結(jié)構、導電類型、載流子濃度和光吸收性能等性質(zhì)，并考察了此體系在可見光下的光催化活性及循環(huán)穩(wěn)定性。結(jié)果表明:質(zhì)子化處理g-C3N4基底不僅能