g-C3N4的合成、改性與光催化性能.pdf

1、環境的持續惡化和人類對可再生清潔能源的迫切需求使光催化成為科學研究的熱點之一。作為一種非金屬半導體，石墨相氮化碳（g-C3N4）特殊的類石墨結構賦予了其在光催化領域巨大的應用潛力。但實際應用時，g-C3N4的光催化效果尚需改進。本論文嘗試通過模板法合成 g-C3N4并對其進行組成、結構的改性，研究改性前后光催化性能的改變及其機理，同時從外因上探討了捕捉劑對光催化性能的影響。
　　利用無機鹽的催化作用，從二氰二胺出發，成功在氯化鈉固

2、體介質中合成了高結晶度的g-C3N4。氯化鈉的引入加快了前驅體的聚合，提高了g-C3N4的結晶度，但也在g-C3N4中引入了少量的氰基。結晶度提高后，g-C3N4光吸收性能提高，熒光強度大幅減弱。少量的Na+進入了g-C3N4的晶格中，充當電子-空穴對的快速復合中心，導致其光催化性能迅速降低。
　　利用氯化鈉固體顆粒的催化裂解和空間限域作用，在產物的上層離心液中成功獲得了水分散性良好的g-C3N4納米點和納米帶。二氰二胺與氯化鈉的

3、混合狀態直接影響了g-C3N4納米結構的微觀形貌。溶解凍干混合、壓片煅燒得到是納米點；研磨混合、粉體煅燒得到的是納米帶。納米化后g-C3N4的帶隙增大至3.0eV以上，削弱了對可見光的響應能力。g-C3N4納米帶在范德華力、氫鍵及醇空間位阻等多重影響下可組裝形成微米級的花簇、管或棒等高級結構。
　　基于提高電子-空穴對分離效率的考慮，在空氣中直接煅燒三聚氰胺和氧化石墨烯的混合物成功制備了g-C3N4/rGO復合催化劑。高溫下，氧化

4、石墨烯還原形成rGO，三聚氰胺聚合形成g-C3N4，同時二者通過π-π相互作用實現物理復合。rGO加速了g-C3N4光生電子-空穴對的分離，但也帶來了一定的光屏蔽效應，二者在g-C3N4/rGO-800樣品中得到了較好的平衡，光催化性能提高至純g-C3N4的2.6倍。
　　基于各活性粒子對光催化性能貢獻的大小，研究了捕捉劑的影響。過氧化氫能有效提高 g-C3N4對羅丹明 B（RhB）光降解的催化作用，三乙醇胺卻可使光催化性能大幅降