金屬元素摻雜g-C3N4的制備及其光催化性能研究.pdf

1、隨著經濟與科學技術的不斷發展，能源短缺和環境污染問題已成為影響人類社會發展和生活質量提高的重大問題。光催化技術因其具有能夠直接利用太陽能作為激發光源來驅動反應的特性而被認為是一種綠色高級氧化技術，在環境污染治理和清潔能源生產方面有著廣泛的研究與應用。半導體光催化劑因其能夠完全礦化和降解各種有機和無機的污染物而受到廣泛的關注。然而，半導體光催化劑還存在一些問題如產生光生載流子的分離效率低等，制約了其在能源、環境光催化領域的大規模推廣和應用

2、。因此，提高可見光利用效率和開發高效、穩定的半導體光催化材料已經成為光催化領域亟待解決的問題。
　　本文通過利用多種不同的金屬元素對氮化碳單體光催化劑進行修飾改性，旨在提高光生載流子的分離效率，從而增強光催化材料的可見光催化活性。并通過多種表征手段對材料的組成、結構和形貌進行分析并研究了金屬元素的引入對本體催化劑結構和活性帶來的影響。本文主要研究結論如下:
　　1.以金屬基反應型離子液體[Omim]FeCl4為前驅體，采用一

3、步法煅燒合成了Fe/g-C3N4材料。運用XRD、XPS、TG、DRS等方法對材料進行表征分析。研究表明，Fe已進入到g-C3N4的晶格中且抑制了g-C3N4衍射峰強度。Fe/g-C3N4中Fe是以Fe3+形式摻雜在單體g-C3N4中。Fe的改性摻雜能夠有效的提高g-C3N4的光生載流子的分離效率。在可見光和H2O2作用下Fe/g-C3N4降解羅丹明B的實驗表明Fe/g-C3N4的活性明顯高于單體g-C3N4(。)Fe的摻雜量有一個最佳

4、點，當離子液體[Omim]FeCl4與三聚氰胺的質量比為1∶2.5時得到的Fe/g-C3N4的活性最高，60 min后羅丹明B的降解率可達96％。研究表明Fe的引入明顯有助于RhB降解率的提升。
　　2.以金屬基反應型離子液體[Omim]2CuCl4為前驅體，采用一步法煅燒合成了Cu/g-C3N4材料。通過XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS、DRS等表征手段對材料進行一系列表征。研究表明，Cu/g-C3N4中Cu是以Cu+

5、和Cu2+形式摻雜在單體g-C3N4中。Cu的引入可以明顯提高催化劑對可見光的吸收能力。Cu/g-C3N4相比于單體g-C3N4具有低的電子-空穴復合率和高的電子-空穴分離效率。在可見光和H2O2作用下，Cu/g-C3N4對羅丹明B光催化降解活性明顯高于單體g-C3N4。
　　3.以金屬基反應型離子液體[(C8H17)2(CH3)2N]2NiCl4為前驅體，采用一步法煅燒合成了Ni/g-C3N4材料。運用XRD、SEM、TEM、F