C3N4-TiO2復(fù)合光催化劑對(duì)污染物可見(jiàn)光催化降解性能研究.pdf

1、當(dāng)今光催化技術(shù)被認(rèn)為是解決全球能源危機(jī)和環(huán)境污染最有前途的技術(shù)之一。二氧化鈦是一種研究最廣泛的光催化劑，具有成本低、無(wú)毒和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。然而，TiO2的禁帶寬度大，電子-空穴對(duì)有效分離程度低,容易重新復(fù)合，這些問(wèn)題嚴(yán)重限制TiO2的實(shí)際應(yīng)用。開發(fā)新的可見(jiàn)光響應(yīng)型光催化劑，增強(qiáng)可見(jiàn)光吸收并減少光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合，處理污染物的研究具有重要的應(yīng)用前景。本研究分為兩個(gè)部分：
　　第一部分：通過(guò)超聲剝離的方法制備了納米片狀結(jié)構(gòu)的g-C

2、3N4，用其來(lái)改性TiO2制備g-C3N4/TiO2復(fù)合光催化劑。通過(guò)TEM、XRD、FT-IR、UV-vis和PL來(lái)對(duì)g-C3N4/TiO2復(fù)合材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。催化劑的光催化活性通過(guò)降解目標(biāo)污染物羅丹明B染料進(jìn)行評(píng)價(jià)。相比于純TiO2和g-C3N4催化劑，g-C3N4/TiO2復(fù)合材料表現(xiàn)出了較好的光催化活性，并且該復(fù)合材料具有良好的穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)五次循環(huán)反應(yīng)后活性幾乎沒(méi)有變化。g-C3N4/TiO2復(fù)合催化劑的高效催化活性來(lái)源于g-

3、C3N4和TiO2協(xié)同效應(yīng)的影響，這兩種半導(dǎo)體材料復(fù)合使其對(duì)可見(jiàn)光吸收增強(qiáng)并且導(dǎo)致對(duì)光生電子-空穴對(duì)的分離效率提高，這兩種因素綜合導(dǎo)致了g-C3N4/TiO2復(fù)合催化劑光催化性能的提高。此外,基于對(duì)光催化反應(yīng)過(guò)程中活性中間體猝滅實(shí)驗(yàn)的研究，提出了光降解反應(yīng)的機(jī)理過(guò)程。
　　第二部分：首先采用光沉積還原技術(shù)制備了Ag-TiO2材料，然后和事先制備好的g-C3N4材料在高溫進(jìn)行煅燒，制備了異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的g-C3N4/Ag-TiO2復(fù)合催

4、化劑，并對(duì)該復(fù)合催化劑進(jìn)行了充分的結(jié)構(gòu)表征。由于納米Ag顆粒作為電子導(dǎo)電橋及Ag的表面等離子體共振效應(yīng)，復(fù)合催化劑經(jīng)Ag修飾改性后提高了光生電子-空穴的分離效率并增強(qiáng)了可見(jiàn)光響應(yīng)。此外，由于存在內(nèi)建電場(chǎng)異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步可以提高光生電荷的分散作用。與TiO2、g-C3N4以及單組份Ag改性g-C3N4催化劑相比，g-C3N4/Ag-TiO2復(fù)合催化劑表現(xiàn)出來(lái)顯著提升的光催化活性。同時(shí)，催化循環(huán)實(shí)驗(yàn)證明g-C3N4/Ag-TiO2復(fù)合催化