收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

改性石墨相氮化碳的制备及其光催化性能研究

张欢欢  
【摘要】:随着科学技术和工业发展的巨大进步,不断出现的能源和环境相关挑战己经成为全球范围内的棘手问题。光催化技术,一种利用太阳能的高效技术手段,是针对上述问题的有力解决方案。迄今为止,研究人员已经合成了许多半导体光催化剂。但是,目前的大多数光催化剂都是由金属原子组成的,这会在提升光催化性能的同时带来巨大的成本,并且,在后处理过程也容易导致环境污染。石墨相氮化碳(g-C_3N_4)是一种无金属共轭半导体,具有类似石墨的层状结构。g-C_3N_4具有良好的理化稳定性,无毒,能带间隙约2.7 eV,因此可以实现可见光的部分吸收。尽管如此,g-C_3N_4仍然不可避免地存在许多缺点。本论文中针对g-C_3N_4存在的光生载流子复合率高的问题,分别从形貌控制和晶体结构调整两个方面对g-C_3N_4进行改性,显著提升了其光催化性能。具体的工作内容介绍如下:(1)通过制备海绵状多孔3D多级g-C_3N_4(SCN),在引入多孔结构的同时在内部结构中引入C缺陷,形成了富N的结构。SCN中引入的C缺陷可以影响g-C_3N_4内部的激子状态,使得其原本的强激子状态转换为弱激子状态。激子状态的改变可以减少激子的数量以及激子之间的耦合和湮灭过程,这会增加迁移到催化剂表面的电子和空穴数量,从而提升其光催化性能。除此之外,构建的多级3D结构可以加速光催化反应过程中的传质过程,二级结构的构建方式也可以加快载流子的迁移速率,以增加g-C_3N_4的光吸收能力。正因为SCN具有以上优点,SCN光催化裂解水产生氢气的性能远高于未改性之前的g-C_3N_4(UCN)。在使用TEOA牺牲剂和Pt助催化剂的情况下,SCN光催化产氢的速率可以达到21.5 mmolh-1g-1,在λ=380 nm时,SCN的表观量子产率(AQY)可以高达51.3%。(2)在高温高压下,通过水热处理缩聚法制备得到的g-C_3N_4(PCN),可以使得g-C_3N_4的部分三嗪环结构重新排布,部分结构变得长程有序,可以得到表面修饰羟基且结晶性增强的g-C_3N_4(CCN)。CCN内部断裂的嗪环数量更少,嗪环平面更加完整,层间π共轭电子数量更多。除此之外,CCN内部产生的光生电子和空穴的复合得到了抑制,加上层间适合电子迁移的特点,会有更多的电子和空穴可以转移到CCN表面。实验结果表明,在空气环境下,CCN可以实现高效光催化固氮生成硝酸根,其速率可以达到34.56 mgh-1g-1,远高于改性前g-C_3N_4产生硝酸根的速率。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前15条
1 孙亚光;张含烟;明涛;徐宝彤;高雨;丁茯;徐振和;;ZnIn_2S_4/g-C_3N_4复合材料的制备及可见光催化制氢性能[J];高等学校化学学报;2021年10期
2 李甲;王婷婷;卢田田;王金唤;陈慧敏;张伟;郭娇;;钼酸铋基材料的可控制备与光催化性能研究进展[J];广州化工;2020年21期
3 秦琢琢;刘温霞;;光催化纸的研究进展[J];纸和造纸;2016年05期
4 ;2020光催化产业大会暨光催化产业嘉年华圆满落幕[J];影像技术;2020年06期
5 展树中;杨浩;;一种新型光催化制氢系统设计[J];实验室研究与探索;2021年07期
6 封啸;任颜卫;江焕峰;;金属-有机框架材料在光催化二氧化碳还原中的应用[J];化学进展;2020年11期
7 张庆宝;刘强;;可见光催化需氧氧化在有机合成中的应用[J];影像科学与光化学;2017年05期
8 张晶晶;李莉;张鑫悦;周黔龙;郝玉婷;;空心球形In_2O_3/ZrO_2-TiO_2纳米复合材料多模式光催化[J];化学通报;2017年10期
9 刘莹昕;;光催化去除挥发性有机污染物的研究进展[J];现代盐化工;2017年05期
10 巨晶;杨颖;;聚马来酸的合成及其对棉织物光催化抗皱整理的影响[J];现代丝绸科学与技术;2015年06期
11 周憬昊;董帆;;光催化解“毒”实验日记[J];课堂内外(科学Fans);2020年06期
12 孙玉凤,郝清伟,刘营营,王立军;玻璃纤维负载TiO_2的光催化杀菌作用[J];沈阳理工大学学报;2005年02期
13 ;2002全国光催化学术盛会[J];太阳能;2003年01期
14 ;PC制品光催化膜成膜新工艺[J];现代塑料加工应用;2003年02期
15 ;水洗再生型光催化除臭滤气器[J];现代化工;2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 薛肖肖;王晓冬;刘小刚;杨建军;;二次热处理制备TiO_2/碳复合材料及其可见光催化性能[A];第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议学术论文集[C];2012年
2 夏杰祥;狄俊;季梦夏;李华明;;离子液体中卤氧铋基材料的制备及其增强光催化性能研究[A];第九届全国环境催化与环境材料学术会议——助力两型社会快速发展的环境催化与环境材料会议论文集(NCECM 2015)[C];2015年
3 肖晓平;熊锐;石兢;魏建红;;C_3N_4@Ag-Bi_2WO_6微球的制备及其光催化性能研究[A];第九届全国环境催化与环境材料学术会议——助力两型社会快速发展的环境催化与环境材料会议论文集(NCECM 2015)[C];2015年
4 吳紀聖;;奈米光催化劑轉換太陽能成再生能源[A];第二届海峡两岸功能材料科技与产业峰会(2015)摘要集[C];2015年
5 李超;侯原军;王维波;王雪松;张宝文;;肟钴配合物光催化制氢活性的研究[A];中国化学会第27届学术年会第12分会场摘要集[C];2010年
6 王秋玲;张云艳;马士禹;陈邦林;;不同锌源制备的氧化锌光催化性能研究[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年
7 周民杰;崔鹏;;无机膜-光催化集成反应器微滤TiO_2悬浆体系的研究[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
8 张建宏;习海玲;谭志江;梁永庆;李灿;;光催化消毒技术研究现状[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
9 付贤智;;环境光催化基础与应用研究进展[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年
10 黄建辉;陈建琴;吴丹丹;;纳米锗酸镉的合成及其液相光催化性能研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
11 付贤智;;环境光催化基础与应用研究新进展[A];2004年全国太阳能光化学与光催化学术会议论文集[C];2004年
12 吴成娟;孟庆元;雷涛;刘文强;陈彬;佟振合;吴骊珠;;可见光催化吲哚的构筑[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十七分会:光化学[C];2016年
13 张明华;卞振锋;丁永良;朱建;李和兴;;光催化生物净水技术及反应器装置研究[A];第一届全国精细化工催化会议论文集[C];2009年
14 宫俊琰;蔡志安;张晓波;张东恩;童志伟;;有机酸辅助合成等级结构的硫化锌空球及光催化性质研究[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
15 王海蓉;霍开富;;载银TiO_2纳米管阵列的光催化及抗菌性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第02分会场摘要集[C];2010年
16 马万红;温博;陈春城;赵进才;;同位素标记法研究TiO_2光催化脱酸反应[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
17 梅乐夫;杜高翔;吴小文;房明浩;刘艳改;;多孔碳负载纳米TiO_2光催化性能研究[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年
18 王丽姣;尹明彩;吴朝军;樊耀亭;;高活性二硫化钼的溶剂热合成及光催化产氢性能研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第12分会:催化化学[C];2014年
19 韩寒;倪永红;;多形貌氧化锌微纳结构的水溶液法合成和光催化性能[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第05分会:无机化学[C];2014年
20 邱莉莉;高翠萍;张瑞丽;闫云辉;程云;李五奇;周建国;;不同形貌和结构TiO_2的合成及光催化性能研究[A];河南省化学会2014年学术年会论文摘要集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 蒋敏;可见光催化卤代芳烃和氨基酸衍生物的功能化研究[D];清华大学;2018年
2 彭媛;碳化硅基复合材料的设计、制备及可见光催化产氢性能研究[D];北京科技大学;2017年
3 曾鹏;新型碳基复合材料的制备及其光催化制氢性能研究[D];武汉大学;2012年
4 李源;钨氧化物及其复合物的可控合成与光催化性能和机理研究[D];武汉理工大学;2019年
5 刘学琴;贵金属及石墨烯负载金属氧化物的制备与光催化性能研究[D];中国地质大学;2016年
6 魏东磊;可见光催化的不饱和烃氧化二聚反应的研究[D];东北师范大学;2017年
7 邹有全;可见光催化的碳—碳键和碳—氧键的构筑及其机理研究[D];华中师范大学;2014年
8 侯亚奇;二氧化钛及其复合薄膜光催化降解性能研究[D];清华大学;2004年
9 王倩;新型半导体复合颗粒的制备及其光催化性能研究[D];北京化工大学;2014年
10 杨晓航;石墨相氮化碳基复合材料制备及光催化性质研究[D];吉林大学;2021年
11 戴珂;富勒碳改性二氧化钛纳米材料的制备及其光催化性能研究[D];武汉大学;2010年
12 黄昊;面向等离激元光催化的纳米材料设计及其特性研究[D];东南大学;2020年
13 付蓉;金属-半导体复合光催化材料的设计制备及其全光谱光催化固氮反应的研究[D];吉林大学;2021年
14 程健;基于接力可见光催化构建杂环骨架研究[D];南京大学;2017年
15 王文君;系列铋基化合物结构与光催化性能的关系研究[D];山东大学;2015年
16 高占尧;溴氧化铋基复合材料的制备及其光催化性能研究[D];西安理工大学;2020年
17 胡晓霞;微波法制备金属磷酸盐及其光催化性能研究[D];东华大学;2017年
18 乐树坤;改性钒基/钽基材料的制备及水环境残留抗生素的光催化降解研究[D];内蒙古大学;2020年
19 王鑫;光催化反应器中光辐射场与光催化表面反应数值模拟[D];天津大学;2014年
20 贾广日;新型光催化剂的可控制备及光催化析氢研究[D];吉林大学;2021年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 张欢欢;改性石墨相氮化碳的制备及其光催化性能研究[D];中国科学技术大学;2021年
2 张子平;光催化复合体系用于水中污染物去除的研究[D];上海师范大学;2020年
3 范拯华;TiO_2纳米材料的合成、改性及光催化性能研究[D];安徽大学;2017年
4 范燕云;NiCo_2O_4/g-C_3N_4异质结复合材料的制备及光催化性能研究[D];中北大学;2021年
5 耿巍;卤氧化铋复合光催化纸的制备与性能研究[D];东北林业大学;2020年
6 胡俊杰;磷酸银纳米材料的制备及光催化性能研究[D];安徽大学;2016年
7 朱本必;光热增强黑色TiO_2光催化仿生复合研究[D];上海交通大学;2019年
8 罗威;水醇溶共轭聚合物的设计、合成及光催化制氢性能研究[D];华南理工大学;2020年
9 王遴;可见光催化下需氧芳构化和芳烃二氟酰化反应研究[D];兰州大学;2015年
10 古文泉;新型钨基光催化剂的制备及其光催化杀菌机理研究[D];广东工业大学;2020年
11 王希祎;可见光响应光催化纤维的制备及降解抗生素类污染物的研究[D];浙江理工大学;2018年
12 宋亮;光催化消毒装置的制作及其水处理性能[D];大连理工大学;2015年
13 王宏波;纳米TiO_2及其复合材料的制备、表征及光催化应用研究[D];重庆交通大学;2019年
14 付益平;二氧化钛薄膜的制备及光催化性能研究[D];武汉科技大学;2006年
15 王来春;类石墨烯相氮化碳的制备和改性以及光催化性能的研究[D];南昌航空大学;2017年
16 刘龙飞;新型光催化薄膜材料的制备及其光催化性能的研究[D];上海师范大学;2017年
17 豆平涛;纳米氧化锌及其复合物的制备与光催化性能研究[D];华中科技大学;2015年
18 李卓璇;铁酸铋/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能[D];清华大学;2013年
19 梁艺迈;微纳米花状氧化锌复合材料的制备及光催化性能研究[D];吉林大学;2016年
20 刘威;基于羟基磷灰石的光催化材料制备及性能研究[D];武汉科技大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 唐芸芸;光催化“治水网”种出“水下森林”[N];无锡日报;2019年
2 本报记者 韩天琪;新型光催化工艺“淘金有术”[N];中国科学报;2021年
3 耿文;光催化打造健康空间 [N];中华工商时报;2003年
4 闵岳;福建推出光催化陶瓷[N];中国建设报;2003年
5 何召霞 陈镇东;佛山召开光催化发展论坛[N];中国现代企业报;2009年
6 记者 过国忠;用光催化提升水生态系统“体质”[N];科技日报;2019年
7 记者 黄辛;专家称光催化新技术应用前景广阔[N];中国科学报;2018年
8 记者 徐瑞哲;利用光催化,让旧手机变“金矿”[N];解放日报;2021年
9 本报记者 王永珍;加快光催化技术开发应用[N];福建日报;2010年
10 本报记者 曾实;光催化:中国主导定标准[N];四川日报;2010年
11 记者 吴长锋 通讯员 杨保国;非贵金属光催化制氢材料研发成功[N];科技日报;2015年
12 赵启平;德国推出新型光催化建筑涂料[N];中国房地产报;2004年
13 蔡忠仁;瞄准光催化学科前沿的探索者[N];福建科技报;2007年
14 记者 刘万生 通讯员 郭庆 徐晨彪;二氧化钛表面光催化产氢研究获进展[N];中国科学报;2013年
15 兰招宝;光催化让水成新能源[N];福建科技报;2010年
16 实习生 孙蔷;我太阳能光催化制氢效率全救最高[N];科技日报;2009年
17 记者 高建进;国家环境光催化工程技术研究中心落户福大[N];光明日报;2009年
18 唐川;联宝、紫光催化NB价格战[N];中国计算机报;2003年
19 记者 吴长锋;高效氮化碳催化剂实现光催化循环固氮产氨[N];科技日报;2019年
20 记者 耿挺;中科院上海高研院在非均相光催化连续流合成研究方面取得重要进展[N];上海科技报;2021年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978