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《南昌航空大学》 2018年
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类石墨烯氮化碳光催化复合材料的制备及其应用

任玉麒  
【摘要】:随着科学技术迅速的发展,工业化的程度越来越高,水污染越发成为人类待以解决的问题。在水污染中,有机污染物与重金属污染物尤为严重。因此,如何处理废水成了人类迫切需要解决的问题。半导体光催化技术是一种非常便捷并且不会有二次污染物产生的水处理方法。类石墨烯氮化碳是一种无毒无害、价格便宜、组成简单,被认为是一种有前途的非金属半导体光催化剂,但由于其对光的吸收不高,而且光生电子-空穴对也极易复合,因此选择一合适的半导体与其复合形成异质结可以改善其光电性能;n型半导体SnS_2,其带隙约为2.4eV左右,合适的带隙宽度使产生较好的光电性能,这样就使得其在光电领域的应用非常广泛。基于此,我们通过对不同温度下合成的SnS_2进行比较,选择某一温度合成出导带比g-C_3N_4要高的SnS_2并将其与g-C_3N_4进行原位复合。通过原位水热法制备出一系列质量比的SnS_2/g-C_3N_4纳米复合材料。在废水中,大多数情况下会存在多种污染物,例如有机污染物与重金属污染物,本文以常见的有机污染物RhB与常见的无机污染物Cr(Ⅵ)为混合底物,研究SnS_2/g-C_3N_4复合材料在可见光下同时氧化RhB和还原Cr(Ⅵ)的性能,对不同质量比的复合材料进行了光催化性能对比,实验结果表明:最佳的复合材料SCN30在可见光下辐射120min后,RhB的氧化降解效果达到了80%,而Cr(Ⅵ)的还原降解效果达到了99.8%。通过捕获实验,得出RhB的分解主要是·O_2~-起作用,Cr(Ⅵ)的还原是通过e~-还原。推测出其可能存在的机理是:SnS_2的光生电子转移到g-C_3N_4的导带上发生还原反应,g-C_3N_4上的空穴会转移到SnS_2的价带上发生氧化反应。利用XRD、UV-Vis DRS、FT-IR、N_2低温吸脱附等测试技术对复合材料进行了表征分析;对光催化性能最佳的材料SCN30利用TEM、SEM等技术进行了形貌和结构分析,分析结果表明SnS_2是包裹在g-C_3N_4表面上,形成了异质结,可以提高对光的吸收率以及减小光生电子-空穴对的复合率。对复合材料在不同pH条件下的光催化性能进行了分析,实验结果表明:pH值会影响光催化剂的降解能力,在pH=12时,复合材料SCN30的降解能力要小于pH=3时的降解能力,而pH=6的降解能力最大。
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TB33;O643.36

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