g-C3N4基復(fù)合材料的制備及可見(jiàn)光下對(duì)NO氣體的光催化降解研究.pdf

1、gC3N4基復(fù)合材料的制備及可見(jiàn)光下對(duì)NO氣體的光催化降解研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（專(zhuān)業(yè)學(xué)位）學(xué)生姓名：聞夢(mèng)晴指導(dǎo)教師：臧志剛研究員學(xué)位類(lèi)別：工程碩士（光學(xué)工程領(lǐng)域）重慶大學(xué)光電工程學(xué)院二O一七年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要大氣污染已成為當(dāng)今各國(guó)面臨日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重制約了人類(lèi)社會(huì)的健康發(fā)展，其中大氣污染物NO成分會(huì)引起光化學(xué)煙霧和酸雨的形成，造成環(huán)境破壞和危害人類(lèi)健康。因此，有必要開(kāi)展對(duì)NO有害氣體去除的研究工作。光催

2、化技術(shù)由于其綠色環(huán)保、穩(wěn)定性好、催化活性高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種降解NO氣體的有效方法。近年來(lái)，具有二維層狀結(jié)構(gòu)的石墨相氮化碳（gC3N4）由于其合適的禁帶寬度（2.7eV），在可見(jiàn)光下表現(xiàn)出了一定的光催化性能。它具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性高、無(wú)毒且廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種非常有潛力的光催化材料。然而，gC3N4可見(jiàn)光利用率低、比表面積小、光生電子空穴復(fù)合快，造成其光催化活性較低，極大地限制了其實(shí)際應(yīng)用。為了解決其光催化活性低

3、的問(wèn)題，可以通過(guò)將gC3N4與其它帶隙匹配的半導(dǎo)體材料復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)來(lái)改善其光催化性能。本論文采用簡(jiǎn)單的超聲技術(shù)制備了MoS2gC3N4納米復(fù)合材料，并使用X射線衍射（XRD）能譜、透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)材料的晶體結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征；同時(shí)還使用紫外可見(jiàn)漫反射光譜（UVvisabs）、傅里葉紅外光譜(FTIR)、熒光光譜(PL)對(duì)材料的光學(xué)性能進(jìn)行了表征。最后，在可見(jiàn)光（＞420nm）照射下，測(cè)試其降解NO

4、的能力，表征了材料的光催化性能。本論文的主要結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下：①實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明納米層狀的MoS2很好地貼附在gC3N4上并形成了異質(zhì)結(jié)。MoS2gC3N4復(fù)合物在可見(jiàn)光長(zhǎng)波段的吸收強(qiáng)度隨著MoS2含量的增加明顯增強(qiáng)，而復(fù)合物的熒光強(qiáng)度明顯減弱，表明制備的復(fù)合材料加速了其光生載流子的分離；另外，復(fù)合物的孔體積也得到了顯著增大。②本論文以一氧化氮（NO）作為目標(biāo)降解物，測(cè)試結(jié)果顯示，加入少量MoS2后gC3N4的催化效果有明顯地提高，Mo

5、S2與gC3N4會(huì)形成能帶匹配的異質(zhì)結(jié)，加速電子的傳導(dǎo)，從而促進(jìn)光生載流子的分離，提高光催化效率。質(zhì)量比為1.5wt%的MoS2gC3N4在復(fù)合物可見(jiàn)光下活性最高，達(dá)到了51.67%，與單純的gC3N4相比提高了65.5%。③為進(jìn)一步提高其性能，我們還在復(fù)合過(guò)程中加入了氧化石墨烯GO，成功制備了MoS2rGOgC3N4三元復(fù)合材料，并對(duì)其晶相、結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能和光催化性能也進(jìn)行了表征。研究發(fā)現(xiàn)rGO可以有效地提高界面間的電荷轉(zhuǎn)移從而抑制載