硫化物-氮化碳復合材料的制備及其可見光催化性能的研究.pdf

1、硫化物半導體材料通常具有可見光和短波近紅外區域的吸收能力，是一種具有潛在應用價值的可見光響應半導體光催化劑，然而也面臨著一些問題如穩定性差,本身容易發生光腐蝕等，從而限制了該類光催化材料的實際應用。類石墨納米氮化碳（g-C3N4）是一種新型的半導體材料，具有原料廉價豐富、無毒環保、穩定性好等優勢，但存在光生電子-空穴易復合、光催化過程量子效率低等缺點。為了彌補硫化物、g-C3N4各自的不足，研發出新型、高效的可見光響應光催化材料，本論文

2、以多孔g-C3N4材料為母體，在其表面組裝CdIn2S4、ZnS、ZnIn2S4等客體光催化材料，構筑了三種硫化物/g-C3N4復合光催化材料體系，采用多種分析測試方法對復合材料進行了表征，并對它們的光催化性能進行了研究，進一步探討了光催化機理。具體研究結果如下：
　　1.通過水熱法合成了不同比例的CdIn2S4/g-C3N4復合光催化材料，采用XRD、TEM、XPS、UV-Vis DRS等方法對制備的復合材料進行了表征，結果表明

3、，CdIn2S4與g-C3N4成功復合，并形成了二維界面。通過可見光降解甲基橙（MO）的實驗考察了復合材料的可見光催化活性，實驗結果顯示，30％CdIn2S4/g-C3N4復合材料在100 min時降解10 mg/L的MO可達90%，遠遠高于單純CN的降解效率，并有良好的穩定性。CdIn2S4/g-C3N4復合材料光催化機理的探討發現，在光解染料的過程中，起主要作用的是空穴和超氧自由基。
　　2.通過簡單的沉淀法制備了不同比例的Z

4、nS/g-C3N4復合型光催化材料，采用XRD、TEM、UV-Vis DRS、PL等方法對制備的復合材料進行了表征，結果表明，ZnS微球成功修飾到g-C3N4納米片的表面，并形成了緊密的接觸面。光催化分解水制氫實驗表明，所制備的所有復合樣品的產氫活性都明顯優于單純的ZnS和g-C3N4，當ZnS含量為50%時產氫效率最優，達到194μmol·h-1·g-1，并具有良好的穩定性。ZnS/g-C3N4復合材料的光催化機理研究顯示，該復合材料

5、的光催化活性顯著提高的主要原因是，ZnS和 g-C3N4之間具有協同作用，從而有助于光生載流子的分離。
　　3.采用水熱法制備了g-C3N4/C/ZnIn2S4三元復合納米光催化材料，這是首次以納米碳作為電子介質構建 Z-型光催化體系。通過 XRD、XPS、TEM、FT-IR、PL、BET、UV-Vis DRS等方法對三元復合納米材料進行了表征，結果表明，g-C3N4、C、ZnIn2S4三者有效復合為 ZnIn2S4/C/g-C3