Pg-C3N4的可控制备、改性及可见光催化性能.pdf

摘 要 光催化技术是解决能源危机和环境污染的有效途径之一。石墨相氮化碳(g-C N ) 3 4 成本低、禁带宽度较窄、稳定性良好，在光催化领域备受关注。然而，其比表面积 较小且光生电子-空穴复合率高，抑制了其在实际中的广泛应用。针对以上问题，本 论文围绕提高 g-C N 的比表面积和降低光生电子-空穴复合率展开研究，主要工作如 3 4 下： 以三聚氰胺为前驱体，多孔二氧化硅作模板采用热聚合法制得多孔石墨相氮化 碳(pg-C N ) 。通过 N 吸附-脱附等温曲线(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍 3 4 2 射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X 射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射 吸收光谱(UV-vis DRS)、荧光发射光谱(PL)、电化学阻抗谱(EIS)和瞬态光电流分析(PT) 等测试方法对自制的 pg-C3N4 的组成、微观结构和光电性质进行表征分析。结果表明， pg-C N 具有多孔结构，孔结构未改变g-C N 的晶型结构，但比表面积显著提高。当 3 4 3 4 三聚氰胺与多孔二氧化硅的质量比为 2 ∶1，焙烧温度为 580℃时，所得pg-C3N4 的比 2 2 表面积(216 m /g)最大，约是普通 g-C N (14 m /g) 的 15 倍。以对硝基苯酚的还原为模 3 4 型反应，研究了g-C N 和 pg-C N 在可见光下的催化性能。结果表明，pg-C N 光催 3 4 3 4 3 4 ﹣ ﹣ ﹣ ﹣ 化还原对硝基苯酚速率(1.3 ×10 4 s 1) ，约是g-C N (1.6 ×10 5 s 1) 的 8 倍，这说明规 3 4 则的孔结构，使氮化碳的可见光催化性能得到显著提高。 以硝酸银为银源，采用微波辅助还原法制得 Ag/pg-C3N4 纳米复合微粒。通过 BET 、SEM、XRD 、FTIR 、XPS 、UV-vis DRS 、PL 、EIS 和 PT 等测试方法对纯 pg-C3N4 和 Ag/pg-C N 的组成、微观结构和光电性质等进行表征分析。结果表明，Ag/pg-C N 3 4 3 4 2 复合微粒具有多孔结构，比表面积为 175 m /g 。银纳米粒子(Ag NPs)均匀分散于 pg-C3N4 片层及孔结构中。以对硝基苯酚的还原为模型反应，研究了银含量、还原剂 种类对所制备复合微粒性能的影响。结果表明，随着银含量增加，Ag/pg-C3N4 复合 微粒的光催化还原活性先增强后降低。当银含量为 2.1wt% 、硼氢化钠作还原剂时， Ag/pg-C3N4 复合催化剂表现出最佳的光催化性能。 以硝酸银为银源，采用真空浸渍-焙烧法制得 Ag@Ag O/pg-C N 纳米复合微粒。