g-C3N4基復(fù)合材料的制備及光催化性能研究.pdf

1、近年來，能源和環(huán)境問題正日益影響著人類的生活和生產(chǎn)。為了應(yīng)對(duì)能源危機(jī)，人們正嘗試使用風(fēng)能，水能，太陽能等潔凈能源；對(duì)于環(huán)境污染問題，人們也進(jìn)行了許多的探索，利用光催化技術(shù)處理環(huán)境污染中的有機(jī)物正日益引起普遍的關(guān)注。如利用半導(dǎo)體光催化劑吸收太陽光能，轉(zhuǎn)化為化學(xué)能或?qū)τ袡C(jī)物光催化降解，實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染物的綠色消除。
　　石墨相氮化碳（g-C3N4）材料由于具有特殊的能帶結(jié)構(gòu)，可吸收部分可見光（λ<460 nm)，并將吸收的光能傳遞給自由電

2、子和空穴，這兩種載流子活性很高，極容易將能量轉(zhuǎn)換成其它形式的能量，因而倍受研究者們的喜好。然而，傳統(tǒng)的熱解法制備的g-C3N4，其禁帶寬度相對(duì)較高（約為2.7 eV），對(duì)光的利用率低，光照產(chǎn)生的電子-空穴十分活潑，極易發(fā)生復(fù)合，降低光能利用率；另外，傳統(tǒng)熱解氰胺及其聚合物的方法制備出來的g-C3N4材料具有的比表面積較低。以上不足對(duì)g-C3N4材料作為光催化劑是不利的，所以需要對(duì)g-C3N4材料進(jìn)行改性處理。
　　g-C3N4的改

3、性主要在三個(gè)方面進(jìn)行：首先是降低禁帶寬度，提高材料對(duì)光的吸收能力，其次是抑制載流子復(fù)合，提高材料的量子效益；再者是提高其比表面積，提高催化劑的催化性能。本文采用熱解經(jīng)硫酸酸化的三聚氰胺，制備出高比表面積的g-C3N4材料，通過與AgCl、Ag、TiO2等組分復(fù)合，形成異質(zhì)界面層。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，g-C3N4材料經(jīng)復(fù)合后，其光吸收能力提高了，且光生載流子的復(fù)合受到抑制，光量子效率得到提高，最終引起催化劑的性能大幅度提高；另外，利用高比表面積的S

4、BA-15微球，作為載體，原位負(fù)載上 g-C3N4材料，制備出高比表面積的SBA-15/g-C3N4復(fù)合型載體，并研究了該復(fù)合載體在負(fù)載Ag、AgCl、TiO2組分后的催化性能。
　　主要工作如下：
　　1、通過熱解硫酸酸化的三聚氰胺，制備出多孔 g-C3N4粉末樣品。采用 XRD、BET比表面、DRS、PL等表征手段分別測(cè)試了材料的結(jié)構(gòu)、形貌、吸光性能、熒光性能，最后對(duì)樣品的光催化性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
　　2、以g-C3

5、N4材料為載體，通過原位沉積的方式分別負(fù)載Ag、AgCl、TiO2等，獲得了g-C3N4基光催化劑。采用XRD、TEM、DRS、PL等手段對(duì)g-C3N4基光催化劑進(jìn)行了表征，并對(duì)其光催化性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，g-C3N4基復(fù)合材料的光催化性能優(yōu)于多孔的g-C3N4單一組分催化劑的性能，其優(yōu)異的催化性能得益于異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成，以及納米Ag顆粒加速電子傳輸作用，促進(jìn)電子-空穴間的分離。
　　3、將 SBA-15和三聚氰胺混合，熱解制