金屬元素?fù)诫sg-C3N4的制備及其光催化性能研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題已成為影響人類(lèi)社會(huì)發(fā)展和生活質(zhì)量提高的重大問(wèn)題。光催化技術(shù)因其具有能夠直接利用太陽(yáng)能作為激發(fā)光源來(lái)驅(qū)動(dòng)反應(yīng)的特性而被認(rèn)為是一種綠色高級(jí)氧化技術(shù)，在環(huán)境污染治理和清潔能源生產(chǎn)方面有著廣泛的研究與應(yīng)用。半導(dǎo)體光催化劑因其能夠完全礦化和降解各種有機(jī)和無(wú)機(jī)的污染物而受到廣泛的關(guān)注。然而，半導(dǎo)體光催化劑還存在一些問(wèn)題如產(chǎn)生光生載流子的分離效率低等，制約了其在能源、環(huán)境光催化領(lǐng)域的大規(guī)模推廣和應(yīng)用

2、。因此，提高可見(jiàn)光利用效率和開(kāi)發(fā)高效、穩(wěn)定的半導(dǎo)體光催化材料已經(jīng)成為光催化領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。
　　本文通過(guò)利用多種不同的金屬元素對(duì)氮化碳單體光催化劑進(jìn)行修飾改性，旨在提高光生載流子的分離效率，從而增強(qiáng)光催化材料的可見(jiàn)光催化活性。并通過(guò)多種表征手段對(duì)材料的組成、結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行分析并研究了金屬元素的引入對(duì)本體催化劑結(jié)構(gòu)和活性帶來(lái)的影響。本文主要研究結(jié)論如下:
　　1.以金屬基反應(yīng)型離子液體[Omim]FeCl4為前驅(qū)體，采用一

3、步法煅燒合成了Fe/g-C3N4材料。運(yùn)用XRD、XPS、TG、DRS等方法對(duì)材料進(jìn)行表征分析。研究表明，F(xiàn)e已進(jìn)入到g-C3N4的晶格中且抑制了g-C3N4衍射峰強(qiáng)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(jiàn)光和H2O2作用下Fe/g-C3N4降解羅丹明B的實(shí)驗(yàn)表明Fe/g-C3N4的活性明顯高于單體g-C3N4(。)Fe的摻雜量有一個(gè)最佳

4、點(diǎn)，當(dāng)離子液體[Omim]FeCl4與三聚氰胺的質(zhì)量比為1∶2.5時(shí)得到的Fe/g-C3N4的活性最高，60 min后羅丹明B的降解率可達(dá)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(yīng)型離子液體[Omim]2CuCl4為前驅(qū)體，采用一步法煅燒合成了Cu/g-C3N4材料。通過(guò)XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS、DRS等表征手段對(duì)材料進(jìn)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(duì)可見(jiàn)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(fù)合率和高的電子-空穴分離效率。在可見(jiàn)光和H2O2作用下，Cu/g-C3N4對(duì)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(yīng)型離子液體[(C8H17)2(CH3)2N]2NiCl4為前驅(qū)體，采用一步法煅燒合成了Ni/g-C3N4材料。運(yùn)用XRD、SEM、TEM、F