gC3N4NaTaO3复合材料的制备及可见光催化性能
g-C_(3)N_(4)光催化剂的改性及制备
Im———二.—
g - C3 n4光催化剂的改性及制备
张立鹏周游
(中交一公局西南工程有限公司，四川成都610000)
摘 要:石墨相氮化碳(g-C3N4)是种非常具有发展前景的光催化剂，较好的光催化性和稳定性，已成 为学者研究的焦点。但是其光生电子-空穴对非常容易复合，光生载流子寿命比较短，使得量子效率非常
解率，通过试验结果可以得出g - C3N4/TiO2复合光 催化剂对氮氧化物的降解效率较g - C3N4和TiO2的 单体提高了大约7%。
参考文献：
[1] 冯西平，张宏，杭祖圣.g-G3N4及改性g-C3N4的 光催化研究进展[J].功能材料与器件学报，2012, 18 （3） : 214-222.
2.1不同锻烧温度的样品制备 取五个100ml的堆竭，每个堆竭中g - C3N4和
TiO2按照1 ： 1的比例称取6g的g-C3N4和6g的TiO2。 将两种材料放入堆竭中充分混合，放入马弗炉中分别 在450兀，500兀，550兀，600兀，650兀的温度下锻 烧2h,锻烧完毕后，把堆竭从马弗炉中取出来，等 待锻烧物温度降至室温后将其研磨成细粉，装在试验 袋中并分别标记为gt - 450, gt - 500, gt - 550, gt - 600, gt -650o 2.2不同锻烧时间的样品制备
5 结语
综上所述，观我国现阶段的建筑业发展情况来 看，无论是建筑高度还是建筑规模都在与日俱增，而 随着一栋栋“摩天大楼”的拔地而起，对其设计也 提出了更高的要求。在超高层建筑设计中，伸臂加强 层结构设计是一项重难点问题，特别是超高层建筑伸 臂加强层结构设置位置的选择十分关键，必须要保证 伸臂加强层结构设计满足建筑的使用功能需求且符合 相关结构控制目标，同时还要确保伸臂桁架构件尺寸 合理，可承受适当作用力，方便施工作业。
高比表面积gC3N4的合成及光催化研究
高比表面积gC3N4的合成及光催化研究1. 本文概述本文旨在探讨高比表面积gC3N4材料的合成策略及其在光催化领域的最新研究进展。
二维层状gC3N4作为一种环境友好且资源丰富的非金属半导体材料，由于其独特的共轭结构、合适的带隙宽度、以及丰富的表面含氮活性位点，已在光催化分解水、有机污染物降解、CO2还原等诸多领域展现出巨大的应用潜力。
gC3N4原始形态的光催化性能受到低比表面积和较差的光生电荷迁移效率限制。
针对这一问题，本研究集中关注通过优化合成方法，如调控前驱体的选择、热处理工艺、以及采用不同的结构设计策略（如层间堆垛调控、引入缺陷、构建异质结结构等），来实现高比表面积gC3N4材料的可控合成。
文中首先概述了gC3N4的晶体结构特点与光催化基本原理，随后详细介绍了各种有效提高gC3N4比表面积的技术手段，包括多晶结构调控、掺杂改性、构筑复合材料等，并分析了这些改性方法对材料光催化性能的具体影响机制。
实验部分，我们系统地合成了多种高比表面积gC3N4样品，并利用系列表征技术对其结构特征进行了详尽的分析验证。
通过对各类改性gC3N4材料在典型光催化反应中的活性评价，评估了比表面积提升对于光催化效率的实际贡献，旨在为开发高性能、可持续的gC3N4基光催化材料提供理论指导和技术支持2. 材料制备方法在《高比表面积gC3N4的合成及光催化研究》一文中，“材料制备方法”段落可以这样撰写：本研究采用热缩聚法制备具有高比表面积的二维共轭聚合物gC3N4。
选用三聚氰胺作为前驱体，因其氮含量高且易于热解转化为gC3N4。
具体的制备步骤如下：原料预处理：精确称取适量的高纯度三聚氰胺置于陶瓷舟内，确保无杂质干扰合成过程。
热解过程：将装有三聚氰胺的陶瓷舟放入马弗炉中，在氮气气氛保护下进行程序升温。
初始温度设定为某一低温（如500），随后以一定的升温速率逐渐升至高温（如550600），并在该温度下保温一定时长（比如几小时），促使三聚氰胺发生热解及聚合反应，生成gC3N4。
g-C3N4基光催化剂的合成及性能优化的研究
g-C3N4基光催化剂的合成及性能优化的研究g-C3N4基光催化剂的合成及性能优化的研究近年来，光催化技术因为其在环境污染治理、能源转化和有机合成等方面的巨大潜力，受到了广泛的关注。
在这些应用中，g-C3N4基光催化剂因其可见光响应和较高的光催化活性而备受瞩目。
g-C3N4是一种类似于石墨烯的二维材料，由碳、氮元素组成。
由于其具有较高的可见光吸收能力和良好的电子传导性，因此成为制备光催化剂的有力候选材料。
然而，纯g-C3N4的光催化活性较低，主要原因是其带隙能量较大，不利于可见光的吸收。
因此，针对g-C3N4的合成和性能优化成为了当前研究的热点之一。
目前，研究者们通过一系列方法来合成g-C3N4光催化剂，并改善其光催化性能。
一种常见的方法是通过热聚合的方式制备g-C3N4。
通常，蓝薯、尿素等富含氮元素的有机物被选择为前身，经过简单的热处理即可得到g-C3N4材料。
此外，研究者们还探索了其他合成方法，如溶剂热法、微波辐射法和气相沉积法等。
这些方法在改善光催化性能方面发挥了积极的作用。
为了进一步提高g-C3N4光催化剂的性能，研究者们采用了多种方法对其进行改性。
一种常见的方法是通过掺杂其他元素来引入缺陷或能带调制。
例如，研究者们通过掺杂金属等元素，有效降低了g-C3N4的带隙能量，并增强了其可见光吸收能力。
此外，还有研究表明，通过改变g-C3N4的形貌和结构，也可以显著改善其光催化性能。
如采用纳米多孔结构、片状结构等形貌设计，可以增加催化剂的比表面积和光响应能力。
除了合成和形貌结构的改进，提高光催化性能还需要研究者们合理设计反应体系。
例如，在选择催化剂和底物的组合时，需要考虑其能级匹配和反应活性。
此外，还需要优化催化条件，如光照强度、反应温度、pH值等，以提高催化效率。
同时，研究者们也在不断探索新的催化机制，以深入理解g-C3N4光催化剂的工作原理。
综上所述，g-C3N4基光催化剂的合成及性能优化的研究是一个复杂而富有挑战性的领域。
g_C_3N_4_高岭土复合材料的制备及其光催化性能研究_姚光远
第31卷 第9期 无 机 材 料 学 报Vol. 31No. 92016年9月Journal of Inorganic Materials Sep., 2016收稿日期: 2016-01-04; 收到修改稿日期: 2016-04-11基金项目: 国家自然科学基金 (51504263) National Natural Science Foudation of China (51504263) 作者简介: 姚光远(1990–), 男, 博士研究生. E-mail: guangyuanyao1990@. 文章编号: 1000-324X(2016)09-0929-06 DOI: 10.15541/jim20160004g-C 3N 4/高岭土复合材料的制备及其光催化性能研究姚光远, 黄伟欣, 李春全, 孙志明, 郑水林(中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院, 北京 100083)摘 要: 以水洗高岭土为载体, 采用盐酸对g-C 3N 4进行质子化处理, 通过浸渍法制备了g-C 3N 4/高岭土复合光催化材料。
采用X 射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和紫外–可见吸收光谱(UV-Vis)等手段对复合材料的晶体结构、微观形貌和光学性能进行了表征, 并以罗丹明B 为目标降解物, 研究了复合材料在可见光下的光催化性能。
结果表明: 当高岭土和g-C 3N 4的质量配比为6︰3时, g-C 3N 4/高岭土具有较优的光催化性能, 其光催化速率是纯g-C 3N 4的8.62倍; 高岭土和g-C 3N 4通过静电吸引力紧密结合在一起, 该复合结构能够有效地降低光生电子和空穴的复合几率, 改善了纯g-C 3N 4光催化材料的吸附性能, 进而有效提高了其光催化性能。
关 键 词: 高岭土; g-C 3N 4; 可见光光催化; 浸渍法 中图分类号: TB33 文献标识码: APreparation and Photocatalytic Performance of g-C 3N 4/Kaolinite CompositeYAO Guang-Yuan, HUANG Wei-Xin, LI Chun-Quan, SUN Zhi-Ming, ZHENG Shui-Lin(School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China)Abstract: g-C 3N 4/kaolinite composite photocatalysts were prepared via impregnation method. The microstructure,optical and interface properties of the obtained composites were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and UV-visible diffused reflectance spectroscope (UV-Vis DRS), respectively. The as-synthesized KA/g-C 3N 4(H +)-6︰3 sample exhibits significantly enhanced photocatalytic activity under visible-light irradiation towards degradation of rhodamine B, which is 8.62 times that of the pure g-C 3N 4. The g-C 3N 4 and kaolinite are firmly combined together via electrostatic force. The enhanced photocatalytic activity of the g-C 3N 4/ kaolinite composite is attributed to the improved adsorption capacity and the synergistic effect of the g-C 3N 4 and kaolinite, which restrains the recombination of electron-hole pairs.Key words: kaolinite; g-C 3N 4; visible-light photocatalysis; impregnation method半导体光催化技术因其能够有效利用丰富的太阳能资源, 降解水或空气中的污染物, 已经引起广泛关注。
一种多孔g-c3n4光催化剂的制备方法与流程
一种多孔g-c3n4光催化剂的制备方法与流程多孔g-C3N4光催化剂是一种具有较大比表面积和孔隙结构的材料，在可见光催化反应中具有较高的催化活性。
下面将介绍一种常用的多孔g-C3N4光催化剂的制备方法与流程。
首先，准备所需的原料和试剂。
制备多孔g-C3N4光催化剂的主要原料是氯化铜（CuCl2）、尿素（CO(NH2)2）和溶剂。
在制备过程中还需要使用一些辅助试剂，例如硝酸铝（Al(NO3)3）和过氧化氢（H2O2）。
第一步，制备前驱体。
将CuCl2溶解在足够的溶剂中，通常可以选择水或有机溶剂。
随后，将尿素加入到溶液中，并进行充分搅拌，直到溶液成为均匀的悬浮液。
第二步，形成前驱体膜。
将悬浮液倒入玻璃或陶瓷容器中，然后将其放置在烘箱中进行干燥。
通过调节干燥的温度和时间，可以控制前驱体的结晶度和形貌。
第三步，热处理。
将干燥后的前驱体膜放入炉中进行热处理，一般在氮气气氛下进行。
热处理的温度和时间是控制多孔g-C3N4形貌和结构的关键因素。
通常，较高的温度和长时间的处理会产生具有较大比表面积和孔隙结构的多孔g-C3N4。
第四步，浸泡法。
将热处理得到的多孔g-C3N4样品浸入溶液中，通常使用硝酸铝、过氧化氢等试剂。
浸泡时间一般为几小时到几天不等，可以根据需要调整。
第五步，洗涤和干燥。
将浸泡后的样品取出，用大量的溶液进行洗涤，去除残留的试剂和杂质。
然后，将样品放置在烘箱中进行干燥，得到最终的多孔g-C3N4光催化剂。
最后，对制备得到的多孔g-C3N4进行表征和应用。
可以使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等技术对样品的形貌、结构和成分进行表征。
同时，也可以将其应用于可见光催化反应中，例如光催化水分解、光催化有机污染物降解等。
需要注意的是，这只是一种传统的多孔g-C3N4光催化剂制备方法与流程，实际制备过程中还可以根据需要进行改进和优化。
不同的制备条件可能会对多孔g-C3N4的形貌和结构产生不同的影响，因此，制备过程中需要进行合理的实验设计和参数调控。
超薄g-C3N4纳米片的原位制备及其光催化性能研究
超薄g-C3N4纳米片的原位制备及其光催化性能研究超薄g-C3N4纳米片的原位制备及其光催化性能研究引言：近年来，光催化材料在环境污染治理、可持续能源等领域展现出巨大潜力。
构建高效的光催化剂对于提高光催化反应效率和光催化设备的实际应用具有重要意义。
石墨烯相氮化碳(graphitic carbon nitride, g-C3N4) 作为一种新兴的二维光催化材料，因其稳定性高、生物和光学兼容性好等特点，受到了广泛关注。
然而，传统制备方法往往存在成本高、盖茨多和晶体大小不均匀等问题，因此需要研究一种原位制备超薄g-C3N4纳米片的方法，并研究其光催化性能。
实验方法：本文采用简单有效的原位模板法制备超薄g-C3N4纳米片。
首先，将三聚氰胺 (melamine) 作为碳源，在加热条件下与氨气(NH3) 反应，形成前驱体。
然后，前驱体和硅石墨烯模板一起进行高温处理，通过模板反应生成超薄g-C3N4纳米片。
最后，采用水洗和加热处理去除模板，得到纯净的超薄g-C3N4纳米片。
实验结果与讨论：通过扫描电子显微镜 (SEM) 和透射电子显微镜 (TEM) 分析，我们观察到制备的超薄g-C3N4纳米片具有平整的片状结构，并且具有高度的片层间隙。
这种片状结构能够提高光催化反应中的光吸收效果，进一步提高光催化性能。
接下来，我们测试了超薄g-C3N4纳米片的光催化性能。
实验中以亚甲基蓝 (methylene blue) 为目标物质，使用紫外光照射样品，并监测目标物质的降解程度。
结果表明，超薄g-C3N4纳米片对亚甲基蓝具有良好的光催化降解效果。
此外，我们进一步测试了不同厚度的g-C3N4纳米片的光催化性能，并与传统g-C3N4纳米颗粒进行对比。
实验结果显示，超薄g-C3N4纳米片呈现出更高的光催化活性和降解效率，这可能是由于其较大的比表面积和优良的结构特性所导致的。
结论：本研究成功地采用原位模板法制备了具有高度片层间隙的超薄g-C3N4纳米片，并研究了其光催化性能。
g-C_3N_4基纳米复合材料的制备及其光催化性能研究
g-C_3N_4基纳米复合材料的制备及其光催化性能研究五颜六色的饰品、家具早已成为了生活中必不可少的点缀,而印染业大量使用人工有机染料却可能正在毁坏着环境。
近年来,保护环境的号召喊得越来越响亮,如何利用一种对环境友好且高效节能的技术来解决环境污染的问题成为了新世纪科学家们关心的话题。
在上述背景下,半导体光催化技术作为一种绿色无污染的技术,在解决环境污染问题尤其是水污染方面的问题得到了研究者们广泛的关注。
TiO<sub>2</sub>作为一种传统的光催化剂,其在能源与环境领域被研究者们研究了很久。
但是TiO<sub>2</sub>的缺点也很明显,比如它的带隙较大（大约是3.2eV）只能吸收太阳光中处于紫外光区的光,这一点严重地限制了其对太阳光的使用率。
鉴于此,探索一种使用可见光进行催化的光催化剂成为了光催化研究领域的一大热门方向。
g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>是近些年光催化领域研究的一个热门半导体材料,其禁带宽度比TiO<sub>2</sub>要小（大约是2.7eV）,对可见光有吸收。
除此之外,g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>具有化学稳定性好、制备方法简便、原料来源丰富等优点。
但是g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>也有缺点比如:比表面积较小、光生电子和空穴的复合率较高、光催化效率不高等。
构建表面异质结和用金属元素掺杂是改性光催化剂的重要方法,本文从以上两个角度考虑,成功制备出了TiO<sub>2</sub>纳米棒/g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>纳米片异质结、镧掺杂g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>纳米片和钆掺杂g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>纳米片。
gC3N4光催化性能的研究进展
gC3N4光催化性能的研究进展一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，光催化技术作为一种绿色、环保的能源转化和环境污染治理手段，受到了广泛关注。
g-C3N4，作为一种非金属半导体光催化剂，因其独特的电子结构和良好的化学稳定性，在光催化领域展现出了广阔的应用前景。
本文旨在对g-C3N4光催化性能的研究进展进行全面的概述，从g-C3N4的基本性质出发，探讨其光催化机理，分析影响光催化性能的关键因素，总结当前的研究热点和未来的发展趋势，以期为g-C3N4光催化性能的优化和应用提供有益的参考。
本文将介绍g-C3N4的基本性质，包括其晶体结构、电子结构和光学性质等，为后续的光催化性能研究奠定基础。
接着，从光催化机理出发，阐述g-C3N4在光催化过程中的电子传递和能量转换过程，揭示其光催化活性的本质。
在此基础上，分析影响g-C3N4光催化性能的关键因素，如制备方法、形貌结构、表面性质等，为后续的性能优化提供指导。
然后，本文将重点介绍g-C3N4在光催化领域的应用研究进展，包括光催化分解水制氢、光催化还原二氧化碳、光催化降解有机污染物等方面。
通过综述这些应用领域的研究现状和发展趋势，展示g-C3N4光催化技术的实际应用价值和潜力。
本文将对g-C3N4光催化性能的研究前景进行展望，探讨未来可能的研究方向和挑战。
通过本文的概述，希望能为g-C3N4光催化性能的研究和应用提供有益的参考和启示。
二、gC3N4的基本性质与合成方法gC3N4，也被称为石墨相氮化碳，是一种非金属二维半导体材料，因其独特的电子结构和出色的物理化学性质，近年来在光催化领域引起了广泛关注。
gC3N4具有适中的禁带宽度（约7 eV），能吸收可见光，且其能带结构、电子态密度等性质使其具备成为高效光催化剂的潜力。
在合成gC3N4的方法上，研究者们已经探索出多种途径。
其中，热缩聚法是最常见的一种方法，通过将富含氮的前驱体（如尿素、硫脲、双氰胺等）在高温下进行热解，可以制得gC3N4。
g-c3n4纳米片的合成及可见光催化降解亚甲基蓝
g-c3n4纳米片的合成及可见光催化降解亚甲基蓝
G-C3N4纳米片的合成
G-C3N4纳米片是一种由具有高结晶度的有机聚合物构成的纳米结构材料。
其合成通常采用两步法：首先是利用一种类似于模板法的策略来制备高度有序的二聚体，然后通过高温热解的方法将其转化为纳米片。
具体地说，制备高度有序的二聚体的方法是将三聚氰胺和某些含有官能团（如羧酸）的化合物混合在一起，并在二氧化硅表面进行聚合反应。
这样就能制得具有相对规则排列的二聚体。
接下来，通过控制热解温度和时间，可以将这些二聚体转化为G-C3N4纳米片。
可见光催化降解亚甲基蓝
G-C3N4纳米片是一种具有良好的可见光催化性能的材料，可以用于降解有害化学物质。
其中，亚甲基蓝是一种常见的有机染料，被广泛用于纺织、造纸和印刷等行业，但其也会污染环境和危害人类健康。
G-C3N4纳米片的可见光催化降解亚甲基蓝的机理是利用其内部的π共轭系统吸收可见光并产生电子和空穴，从而加速亚甲基蓝分子的氧化反应。
此外，添加过硫酸铵等氧化剂也可以提高这种催化剂的降解效果。
总的来说，G-C3N4纳米片是一种具有重要应用潜力的纳米材料，在环境治理和能源领域方面具有广泛的应用前景。
g-C_3N_4及其复合材料的制备及光降解性能的研究
g-C_3N_4及其复合材料的制备及光降解性能的研究【摘要】：本论文考察了g-C3N4及复合材料的制备和表征,并研究了在可见光或紫外光下降解甲基橙(MO)的性能。
石墨型碳氮化合物(g-C3N4)具有可以吸收太阳能、化学性质和光学性质稳定、有合适的氧化电势等优良性质,因此受到研究工作者越来越广泛的关注。
以三聚氰胺、尿素、双氰胺等富氮有机物为前驱体就可以制备g-C3N4。
目前,尽管制备碳氮化合物(g-C3N4)的方法有许多种,但是比较简单的能大规模合成g-C3N4的方法还需要进一步的探索研究。
以纳米半导体材料为催化剂,利用太阳能绿色技术,直接光催化分解水和降解有机污染物具有广泛的应用前景。
但是由于单一半导体材料的光生电子-空穴对具有较高的复合率和对光的利用率低,导致其光催化效率会较低。
为了克服单一半导体材料的这些缺点,增强催化剂对光的吸收范围和抑制光生电子-空穴对的复合效率,并提高其光催化效率已经成为纳米半导体复合材料的研究热点。
本文主要利用简单的机械混合法和一步焙烧法制备了g-C3N4-NiO、g-C3N4-Zn0和g-C3N4-La2O3催化剂,并通过FT-IR、BET、XRD、SEM、PL等多种手段对催化剂进行了表征,并在紫外光或可见光下降解MO来评价催化剂的光催化活性,同时考察了制备方法和g-C3N4的加入量对催化剂光降解效率的影响。
通过实验,我们得出下面的结论：(1)制备方法和g-C3N4的加入量是影响催化剂活性的两个主要因素,机械混合法制备的催化剂的活性低于经过焙烧以后制备的催化剂活性,这由实验g-C3N4和g-C3N4-Zn0可以得到证实。
(2)以不同前驱体制备的催化剂g-C3N4-NiO、g-C3N4-Zn0和g-C3N4-La203在可见光或紫外光下降解MO,实验结果表明随着g-C3N4的复合量的增加催化剂的光降解效率是先增大后降低。
(3)将密胺和NiO机械混匀,在半封闭状态下经焙烧制得催化剂g-C3N4-NiO,其中g-C3N4-NiO-2的降解效率最高；将用尿素和ZnO机械混匀,在半封闭状态下经焙烧制得的系列催化剂g-C3N4-Zn0,其中g-C3N4-Zn0-5.6的降解效果是最好的；由尿素制备的g-C3N4和La2O3进行机械混合制备的催化剂g-C3N4-La2O3,当La2O3/g-C3N4-3时的催化活性最好。
g-C3N4的制备及可见光催化性能研究
摘 要: 将 尿 素 和 三 聚 氰 胺 的 混 合 物 置 于 马 弗 炉 煅 烧,制得了产率较高的 gＧC３N４.用 XRD、TEM、BET、 FTＧIR、UVＧVis、PL、TGＧDSC 等 对 样 品 进 行 了 表 征, 以亚甲基蓝 为 目 标 化 合 物,LED 灯 为 光 源,评 价 了 其 可见光催化活性.结果表明,当煅烧温度为５２０ ℃,尿 素含量 为 ６０％ 后,制 备 的 gＧC３N４呈 片 状 结 构,比 表 面 积达到４０．６３ m２/g,在１２ W 的 LED 灯 照 射 下 ２h 对 １５ mg/L的亚甲基蓝降解率达到９１．１％. 关 键 词 : gＧC３N４;光 催 化 ;尿 素 ;三 聚 氰 胺 中 图 分 类 号 : O６１３．６１;O６１３．７１;O６４３．３６
３ 实 验 结 果 与 讨 论
３．１ XRD 分析 如图１所示为不同尿素含量的样品的 XRD 图谱.
由 图可见,在１３．１和２７．５°左右出现了 C３N４的特征峰. ２７．５°的最强峰与 共 轭 芳 香 烃 堆 叠 有 关,１３．１° 的 峰 主 要是由于缩聚的三氰单元的有序 排 列 引 起 的 . [８] 说 明 尿素和三聚氰胺混合后煅烧都能产生 gＧC３N４.
２２０２２
文 章 编 号 :１００１Ｇ９７３１(２０１５)２２Ｇ２２０２２Ｇ０５
２０１５ 年 第 ２２ 期 (４６)卷
gＧC３N４的２,李 红 梅１,李 晶１,周 万 娇１,康 万 里１
(１．重庆工商大学 环境与生物工程学院,重庆 ４０００６７;２．催化与功能有机分子重庆市重点实验室,重庆 ４０００６７)
２ 实 验
２．１ 催 化 剂 制 备 将１０g尿素与三聚氰胺的 混 合 物,混 合 均 匀 后 置
氮化碳基光催化材料的制备及性能
氮化碳基光催化材料的制备及性能一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严峻，寻找高效、清洁的能源转换和存储技术已成为科学研究的重点。
光催化技术作为一种能够利用太阳能进行化学反应的绿色环保技术，受到了广泛的关注。
氮化碳（C3N4）作为一种新型的非金属半导体光催化材料，因其独特的电子结构和良好的化学稳定性，在光催化领域展现出了巨大的应用潜力。
本文旨在深入探讨氮化碳基光催化材料的制备方法、表征手段以及其在光催化反应中的性能表现。
我们将首先介绍氮化碳的基本性质和研究背景，然后详细阐述各种制备氮化碳基光催化材料的方法，包括物理法、化学法以及新兴的模板法等。
随后，我们将通过一系列的实验数据和表征结果，分析氮化碳基光催化材料的结构、光学性质以及光催化性能。
我们将讨论氮化碳基光催化材料在实际应用中的前景和挑战，以期为未来光催化技术的发展提供有益的参考。
二、氮化碳基光催化材料的制备氮化碳（C3N4）作为一种非金属半导体光催化材料，在光催化领域展现出了巨大的应用潜力。
其独特的电子结构和稳定性使其成为光催化反应的理想选择。
氮化碳基光催化材料的制备过程通常包括前驱体的选择、热缩聚反应以及后续的改性处理等步骤。
选择合适的前驱体是制备氮化碳基光催化材料的关键。
常用的前驱体包括尿素、硫脲、三聚氰胺等富含碳、氮元素的有机物。
这些前驱体在热缩聚过程中能够发生缩聚反应，形成氮化碳的基本结构。
接下来，通过热缩聚反应将前驱体转化为氮化碳基光催化材料。
这一过程中，前驱体在高温下发生热解和缩聚，形成氮化碳的纳米结构。
通常，热缩聚反应需要在惰性气体保护下进行，以防止材料在制备过程中被氧化。
反应温度、时间和气氛等参数对氮化碳的结构和性能具有重要影响，因此需要进行精确控制。
为了进一步提高氮化碳基光催化材料的性能，还需要进行后续的改性处理。
常见的改性方法包括元素掺杂、表面修饰和构建复合结构等。
元素掺杂可以通过引入其他元素来调节氮化碳的电子结构和能带结构，从而提高其光催化活性。
基于g-C_3N_4的复合光催化剂的制备及其催化性能研究
基于g-C_3N_4的复合光催化剂的制备及其催化性能研究基于半导体的光催化过程由于其具有价格低廉、环境友好的独特优势而被广泛认为是解决能源和环境问题的一种非常有前途的策略。
目前,半导体光催化剂的表面修饰与改性、大比表面积纳米结构的制备以及半导体异质结的构建是提高半导体材料光催化性能的三个最基本的手段。
本文以石墨相氮化碳(g-C3N4)为研究对象,采用染料敏化、热剥离、构建异质结等方法对g-C3N4进行改性、修饰,研发出具有优异性能的光催化材料,在光芬顿降解有机污染物,光催化固氮方面具有优异的性能。
主要创新性研究结果如下:(1)针对g-C3N4光催化剂带隙较宽,对可见范围的太阳光谱响应有限的不足,我们利用3,4,9,10-茈酸酐、酞菁铜和钴绿三种染料单独或两两组合对g-C3N4进行了染料敏化。
采用UV-VisDRS手段对敏化后的g-C3N4光吸收特性进行了表征。
研究表明,在染料不发生分解的前提下,敏化温度越高,敏化效果越好。
通过简单染料敏化拓宽了g-C3N4的光吸收范围至1000nm波长处,显著的提高了对光的利用效率。
证实了通过染料敏化方法可以改变某些半导体光催化剂对可见光的响应范围,弥补宽带隙半导体材料在太阳能利用方面的不足,提高对太阳光的利用效率。
(2)为了克服常规g-C3N4易团聚、表面活性位点暴露不充分的不足,本论文用g-C3N4进行H2SO4插层并热剥离得到二维纳米片组成的TE-g-C3N4。
采用XRD,XPS,FTIR,SEM,BET,UV-Vis DRS和PL等手段对TE-g-C3N4进行表征。
并将TE-g-C3N4结合光芬顿反应,评价其降解染料RhB的性能,同时分析了TE-g-C3N4的光电化学性能。
研究表明,TE-g-C3N4的比表面积达59 n2g-1是g-C3N4的2.4倍,因此具有更多的活性位点。
TE-g-C3N4作为光催化剂比g-C3N4显示出对RhB更优异的降解能力。
RhB 降解速率是g-C3N4的2倍,在加入Fe3+后降解速率进一步加快,并且TE-g-C3N4在5次循环使用后,光催化活性仍然保持了初始值的80%以上。
gC3N4光催化性能的研究进展
gC3N4光催化性能的研究进展一、本文概述1、介绍gC3N4的基本性质和应用背景。
石墨相氮化碳（gC3N4）是一种新兴的二维纳米材料，因其独特的电子结构和物理化学性质，在光催化领域引起了广泛关注。
gC3N4具有类似于石墨烯的层状结构，但其组成元素为碳和氮，而非石墨烯中的纯碳。
这种结构赋予了gC3N4良好的化学稳定性和独特的光学特性。
在光照条件下，gC3N4能够有效吸收光能并转化为化学能，从而驱动光催化反应的发生。
近年来，随着环境污染问题的日益严重和能源需求的不断增长，光催化技术作为一种高效、环保的能源转换和污染物治理手段，受到了广泛研究。
gC3N4作为一种性能优异的光催化剂，在光解水产氢、有机物降解、二氧化碳还原等方面展现出巨大的应用潜力。
gC3N4还具有原料来源广泛、制备工艺简单、成本低廉等优点，使得其在光催化领域的应用前景十分广阔。
因此，对gC3N4光催化性能的研究不仅有助于推动光催化技术的发展，也为解决当前的环境和能源问题提供了新的思路和方法。
本文将对gC3N4光催化性能的研究进展进行综述，以期为相关领域的研究提供参考和借鉴。
2、阐述光催化技术的重要性和gC3N4在光催化领域的研究意义。
光催化技术，作为一种高效、环保的能源转换方式，近年来受到了广泛的关注和研究。
该技术利用光能激发催化剂产生电子-空穴对，进而驱动氧化还原反应的发生，实现光能向化学能的转换。
这种技术不仅可以在太阳能利用、环境治理、有机物合成等领域发挥重要作用，而且对于推动可持续发展和绿色化学的发展具有重要意义。
在众多光催化剂中，石墨相氮化碳（gC3N4）因其独特的结构和性质，成为了光催化领域的研究热点。
gC3N4是一种非金属半导体材料，具有合适的禁带宽度、良好的化学稳定性和丰富的表面活性位点，这些性质使得gC3N4在光催化领域具有广阔的应用前景。
gC3N4的制备原料丰富、成本低廉，且制备方法多样，这为其在实际应用中的推广提供了有力支持。
g-c3n4纳米片的合成及可见光催化降解亚甲基蓝
g-c3n4纳米片的合成及可见光催化降解亚甲基蓝g-c3n4纳米片是一种基于碳质材料的光催化剂。
它们能够利用可见光，将水和空气中的氧分子转化为高活性的活性氧和自由基，从而能够用于各种环境净化和水处理的应用中。
在这篇文章中，我们将介绍g-c3n4纳米片的制备方法和其在可见光催化降解亚甲基蓝中的应用。
g-c3n4纳米片的合成g-c3n4纳米片的制备方法主要包括高温焙烧法、硫酸法、模板法、水热合成法、电化学沉积法等多种方法。
其中，高温焙烧法和硫酸法较为常见。
（1）高温焙烧法高温焙烧法是将含有氟离子的离子液体氨基三嗪溶液借助特殊的化学结构，在高温下加热干燥，得到大量的g-c3n4纳米片。
这种方法需要对反应温度、反应时间和保护气氛等因素进行控制，以获得高质量的产物。
（2）硫酸法硫酸法则是在碱性环境中，将葡萄糖等有机小分子通过不断加热、干燥、转化而制备的。
该方法较简单，而且产出的g-c3n4纳米片在可见光下有较高的光催化活性。
g-c3n4纳米片的光催化应用g-c3n4纳米片是一种优秀的可见光催化剂，在环境净化、水处理和气体清洁等领域均有广泛的应用。
此处我们以可见光催化降解亚甲基蓝为例。
亚甲基蓝是一种常见的工业染料，具有毒性和致癌性，对人类和环境都有危害。
而g-c3n4纳米片可以利用可见光催化活性，在光照下促进亚甲基蓝的降解，从而实现其净化的目的。
在研究中，利用硫酸法制备了g-c3n4纳米片，并通过紫外-可见吸收光谱、X射线粉末衍射分析和透射电子显微镜等方法对产物进行了鉴定和表征。
随后，利用可见光催化实验测试了g-c3n4纳米片在降解亚甲基蓝中的性能。
结果显示，g-c3n4纳米片对亚甲基蓝的降解率可以高达90%，同时还具有较强的反应稳定性和重复使用性。
该研究揭示了g-c3n4纳米片在可见光催化领域的应用前景，并为相关工业及环保方面提供了重要的参考信息。
综上所述，g-c3n4纳米片是一种具有极高应用价值的材料。
《g-C3N4基复合材料的合成及其光催化降解有机污染物性能研究》
《g-C3N4基复合材料的合成及其光催化降解有机污染物性能研究》摘要本篇研究旨在探究g-C3N4基复合材料的合成及其在光催化降解有机污染物方面的性能。
通过合成不同种类的g-C3N4基复合材料，本文将探讨其结构特性，以及在光催化降解过程中所表现出的性能。
实验结果表明，g-C3N4基复合材料具有良好的光催化性能，可有效降解有机污染物。
一、引言随着工业化的快速发展，有机污染物的排放已成为一个全球性的环境问题。
光催化技术作为一种环保、高效的处理方法，近年来备受关注。
g-C3N4作为一种新型的光催化材料，因其优异的可见光响应、良好的化学稳定性和制备简单等特点，受到了广泛关注。
然而，g-C3N4的光催化性能仍需进一步提高，以满足实际应用的需求。
因此，本研究旨在通过合成g-C3N4基复合材料，提高其光催化性能，并探究其在光催化降解有机污染物方面的应用。
二、g-C3N4基复合材料的合成1. 材料选择与制备本研究所采用的g-C3N4基复合材料主要包含g-C3N4与不同种类的催化剂或助剂进行复合。
具体制备过程包括前驱体的选择、热处理条件、催化剂或助剂的掺杂等步骤。
详细介绍了各步骤的参数设置及实验过程。
2. 结构表征通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段，对合成的g-C3N4基复合材料进行结构表征。
分析了材料的晶型、形貌、粒径等参数，为后续的性能研究提供了基础。
三、光催化降解有机污染物性能研究1. 实验方法选择常见的有机污染物（如染料、农药等）作为研究对象，通过模拟太阳光照射，评价g-C3N4基复合材料的光催化性能。
实验过程中，详细记录了实验条件、操作步骤及数据记录方法。
2. 结果与讨论（1）光催化降解效率：在模拟太阳光照射下，g-C3N4基复合材料对有机污染物的降解效率明显高于纯g-C3N4。
通过对比不同复合材料的光催化性能，发现某些复合材料具有更高的光催化活性。
此外，还探讨了复合材料中各组分的比例对光催化性能的影响。
g-C3N4复合光催化材料的设计合成及其光催化性能研究中期报告
g-C3N4复合光催化材料的设计合成及其光催化性能研究中期报告摘要：本文研究了一种新型g-C3N4复合光催化材料的设计合成及其光催化性能，并进行了中期报告。
首先，以尿素为原料，采用水热法合成纳米片状的g-C3N4；然后，利用溶剂挥发法和离子交换法，制备了ZnO和Fe2O3纳米颗粒，将其和g-C3N4复合，制备了ZnO/g-C3N4和Fe2O3/g-C3N4光催化剂；最后，采用紫外-可见漫反射光谱、透射电镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱等方法，对所制备的复合光催化剂进行了表征，并研究了其光催化性能。
初步结果表明，ZnO/g-C3N4和Fe2O3/g-C3N4光催化剂具有优异的光催化性能，对有机污染物的降解效果优于纯的g-C3N4光催化剂。
进一步研究将对优化复合光催化剂的制备及其应用于环境治理领域具有重要的意义。
关键词：g-C3N4；光催化剂；ZnO；Fe2O3；复合材料Abstract:In this report, a novel g-C3N4 composite photocatalyst was designed and synthesized, and its photocatalytic performance was studied. Firstly, nanoscale g-C3N4 sheets were synthesized via a hydrothermal method using urea as the raw material. Then, ZnO andFe2O3 nanosize particles were prepared by solvent evaporation and ion exchange method, respectively. ZnO/g-C3N4 and Fe2O3/g-C3N4 photocatalysts were obtained by combining them with g-C3N4. Finally, the prepared composite photocatalysts were characterized by ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and Fourier transform infrared spectroscopy, and their photocatalytic performance was investigated. Preliminary results showed that ZnO/g-C3N4 and Fe2O3/g-C3N4 photocatalysts exhibited excellent photocatalytic performance, which was better than pure g-C3N4 for the degradation of organic pollutants. Further research will be important for optimizing the preparation of composite photocatalysts and their application in environmental remediation.Keywords: g-C3N4; photocatalyst; ZnO; Fe2O3; composite material。
g-C3N4及其复合材料的制备及光降解性能的研究的开题报告
g-C3N4及其复合材料的制备及光降解性能的研究的开题报告一、研究背景和意义纳米材料是一种组织结构在纳米尺度范围内的材料，纳米材料由于其高比表面积、小尺寸效应等特点，具有与传统材料完全不同的特殊物理、化学和生物学性质，对于环境治理和生态保护具有重要的意义。
其中，纳米半导体材料具有良好的光催化性能和吸光能力，这使得它们在处理有机废水、水中有毒物质和空气中的污染物等方面具有广泛应用前景。
常用的纳米半导体材料包括二氧化钛（TiO2）、氮化硼（BN）、二硫化钼（MoS2）等。
其中具有独特优势的是氮化碳（g-C3N4）材料，因其优异的化学稳定性、低毒性和较高的光催化性能而备受关注。
此外，g-C3N4材料还可以与其他纳米材料组成复合材料，具有独特的光电催化性能和催化机制。
因此，本文旨在研究g-C3N4及其复合材料的制备方法和光降解性能，为环境治理和污染物治理提供新方案。
二、研究内容和方法1. 制备g-C3N4纳米材料和复合材料本研究将采用模板法、热聚合法、溶胶-凝胶法等方法制备g-C3N4纳米材料，并将其与各种纳米材料如二氧化钛、氧化铜、氢氧化铁等进行复合。
同时调控反应参数，探究制备工艺对材料性能的影响。
2. 表征材料结构和性质利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等分析表征手段研究材料的物理结构和化学性质。
3. 研究光催化分解有机污染物利用紫外可见光束测试仪，评价g-C3N4和复合材料对有机污染物（如罗丹明B）降解的光催化性能，研究不同反应条件下反应速率和降解效率的变化规律。
4. 探究光催化机制通过实验和理论研究，探究g-C3N4和复合材料光催化降解有机污染物的机制，进一步深化对材料性质和催化机制的认识。
三、研究预期成果本研究预期实现以下成果：1. 成功制备g-C3N4纳米材料和多种复合材料，并探究制备工艺对材料性质的影响。
2. 对制备的材料进行充分表征，并明确其物理结构和化学性质。
Fe掺杂g-C3N4的制备及其可见光催化性能标书
Fe掺杂g-C3N4的制备及其可见光催化性能一、项目简介本项目致力于开发一种高效的新型的针对有机染料降解的氮化碳光催化剂体系，同时根据不同需要将其他材料掺杂到g-C3N4中，以改变g-C3N4的能带结构，产生更多的光电子，以提高催化剂对染料和光的吸收率，改善催化剂的光催化降解性能。
同时，用透射电子显微镜(TEM)，扫描电子显微镜(SEM)，X射线衍射(XRD)，傅里叶红外光谱(FTIR)，紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)对材料进行表征，对其催化性能与结构及光学特性之间的关系进行研究。
二、立项依据（研究意义、国内外研究现状及发展动态分析等）近年来，环境污染变得越加严重，尤其是河道等水类污染引起人们的极度重视。
随着现代化工业进程的快速发展，工厂污水，生活废水，农业废水等等的废水排放量亦快速增长，造成了严重的水体污染，已经严重危及了人类的生存和发展。
如何降解水中的污染物，是一个亟需解决的问题。
传统的处理环境污染物的方法常有化学法，物理法和生物降解法，而光催化降解作为一种新型的方法，比起前面所提及的三种方法具有更明显的优点，所采用的太阳能为可再生能源，反应条件温和，操作简单，降解速率快、效率高，是一种无污染可持续的技术，有广阔的应用前景。
到目前为止，各种氧化物、硫化物和氮化物半导体光催化剂，都已开发用于驱动光催化反应。
早在1924年Baur和Perret发现了ZnO在光的照射下能够催化还原银盐得到金属银，提出了该反应中存在氧化和还原反应的观点，并推测了其光催化机理。
随后，Goodeve等人研究了TiO2粉末光催化分解染料，认为TiO2粉末能加速光化学氧化作用。
直到1972 年，日本的Fujishima 和Honda 在《Nature》上报道了单晶TiO2电极在紫外光的激发下能够分解水产氢气和氧气，开创了光催化技术将太阳能转化为清洁的氢气新能源应用研究的先河，光催化技术的研究开始受到广泛的关注。
1976年Carey等人发现TiO2在紫外光的照射下能够分解水中的有机污染物（多氯联苯，PCB）；随后在1977年Bard 等人也报道了TiO2在紫外光的激发下能够降解水中的氰化物和亚硫酸盐，从而开创了光催化技术在环境污染治理领域的应用研究。
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浙江理工大学学报，２０１９，４１（３）：３１９－３２６Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｓｃｉ－Ｔｅｃｈ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－３８５１（ｎ）．２０１９．０３．００７收稿日期：２０１８－０９－１５ 网络出版日期：２０１８－１１－０１作者简介：廖金龙（１９９２－ ），男，江西赣州，硕士研究生，主要从事光催化方面的研究。
通信作者：朱曜峰，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｆｚｈｕ＠ｚｓｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３复合材料的制备及可见光催化性能廖金龙，朱曜峰（浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，杭州３１００１８） 摘 要：以三聚氰胺为原料，通过高温煅烧法制备石墨相氮化碳（ｇ－Ｃ３Ｎ４），然后在此基础上通过热溶剂法制备石墨相氮化碳／钽酸钠（ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３）复合光催化材料。
采用扫描电镜（ＳＥＭ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、傅里叶红外（ＦＴＩＲ）、Ｘ射线能谱仪（ＸＰＳ）、紫外可见漫反射（ＵＶ－ｖｉｓ）等对其形貌结构进行表征，并模拟可见光，探讨ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３复合材料对罗丹明Ｂ染料的光催化降解性能。
结果表明：ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３复合材料具有球状结构，粒径大小分布均匀；与纯ＮａＴａＯ３相比，ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３复合材料的光响应范围拓展至可见光区域，出现明显红移现象；可见光催化测试研究表明，当ｇ－Ｃ３Ｎ４在复合材料的含量为４０ｗｔ％时，ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３复合材料具有最佳的光降解性能，在可见光下反应１２０ｍｉｎ，其对罗丹明Ｂ的降解率可达９９．６％。
关键词：钽酸钠；石墨相氮化碳；热溶剂法；可见光催化中图分类号：ＴＳ１９５．６４４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－３８５１（２０１９）０５－０３１９－０８Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｖｉｓｉｂｌｅ－ｌｉｇｈｔ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓＬＩＡＯ Ｊｉｎｌｏｎｇ，ＺＨＵ Ｙａｏｆｅｎｇ（Ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｓｃｉ－Ｔｅｃｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒａｐｈｉｔｅ ｐｈａｓｅ ｃａｒｂｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ（ｇ－Ｃ３Ｎ４）ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ ｂｙｕｓｉｎｇ ｍｅｌａｍｉｎｅ ａｓ ｔｈｅ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｇｒａｐｈｉｔｅ ｐｈａｓｅ ｃａｒｂｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ／ｓｏｄｉｕｍ ｔａｎｔａｌａｔｅ（ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３）ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｓｏｌｖｏｔｈｅｒｍａｌ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ），Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＦＴＩＲ），Ｘ－ｒａｙｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＸＰＳ），ａｎｄ ＵＶ－ｖｉｓ ｄｉｆｆｕｓｅ ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＵＶ－ｖｉｓ）．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔ ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｔｏ ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｏｎ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ Ｂ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｕｎｉｆｏｒｍ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｐｕｒｅ ＮａＴａＯ３，ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌｒｅｓｐｏｎｓｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓ ｂｒｏａｄｅｎｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｖｉｓｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ ｒｅｇｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｂｖｉｏｕｓｂａｔｈｏｃｈｒｏｍｉｃ－ｓｈｉｆｔ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ａｐｐｅａｒｅｄ．Ｖｉｓｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ ｃａｔａｌｙｓｉｓ ｔｅｓｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ，ｏｐｔｉｍｕｍ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｇ－Ｃ３Ｎ４ｗａｓ ４０ｗｔ％，ａｎｄｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｒｅａｃｈｅｄ ９９．６％ｆｏｒ ｒｈｏｄａｍｉｎｅ Ｂ ｕｎｄｅｒ ｖｉｓｉｂｌｅ－ｌｉｇｈｔ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｆｏｒ １２０ｍｉｎ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＮａＴａＯ３；ｇ－Ｃ３Ｎ４；ｓｏｌｖｏｔｈｅｒｍａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ；ｖｉｓｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ０ 引 言全球环境污染和能源短缺等问题日益突显逐渐对人类赖以生存的空间产生了重大影响。
自上世纪９０年代以来，光催化半导体材料的发展为解决上述问题提供了有效的技术方案［１－２］。
目前光催化半导体材料如ＴｉＯ２、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＮａＴａＯ３等在光催化降解有机污染物方面的研究备受国内外学者关注［３－６］。
其中，ＮａＴａＯ３由于其具有典型的ＡＢＯ３型钙钛矿结构和接近１６３°的Ｔａ—Ｏ—Ｔａ键角，其晶体激发态能量易发生变化，并被Ｋｕｄｏ等［７］证实具有比ＴｉＯ２更高的光催化活性，从而被公认为是极具应用前景的光催化材料之一。
ＮａＴａＯ３与常用光催化材料同样具有较大的禁带宽度（约４．０ｅＶ），只对太阳光中的紫外光响应，光吸收率较低，量子效率低，限制了它在光催化领域的应用［８－１０］。
因此，拓展ＮａＴａＯ３对可见光的响应范围，提高对太阳能的利用效率，进一步增强材料的光催化效率，是实现ＮａＴａＯ３光催化材料工业化应用的技术关键。
目前光催化材料改性方法中，半导体复合技术是实现光催化材料可见光响应特性并增强其催化性能的最有效方法之一［１１－１３］。
两种不同的半导体复合由于能级的差异和异质结构的形成，一方面可使光生电子更易发生跃迁，拓展光响应范围；另一方面在光生载流子在迁移过程中有效防止空穴电子对的复合，提高光催化效率［１４－１６］。
类石墨型氮化碳（ｇ－Ｃ３Ｎ４）由于其比表面积大、吸附性好、化学稳定性好、电子传导率高，以及禁带宽度窄（２．７ｅＶ）等特性［１７－１９］。
因此，基于半导体复合技术改性机理，实现ｇ－Ｃ３Ｎ４和ＮａＴａＯ３光催化材料的复合将有利于拓展的可见光响应范围，提高量子效率，增强可见光催化性能。
目前，相关报道［２０－２１］采用了物理混合或烧结法制备ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３异质结构复合光催化材料，提高催化活性。
然而，上述方法所制备的材料分散性能及重复稳定性差，从而影响复合材料的催化性能。
为了解决上述问题，本文提出采用一步热溶剂法制备不同ｇ－Ｃ３Ｎ４含量的ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３复合光催化材料，通过多维度测试表征技术对ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３复合光催化材料的结构和形貌进行分析，研究了罗丹明Ｂ在可见光下的催化降解，分析了不同ｇ－Ｃ３Ｎ４含量对复合材料的光催化性能的影响，并探讨了ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３复合光催化材料的光催化分解机理。
１ 实验部分１．１ 实验试剂五氧化二钽（Ｔａ２Ｏ５，上海凌颢金属材料有限公司）；氢氧化钠（ＮａＯＨ，杭州高晶精细化工有限公司）；乙二醇（（ＣＨ２ＯＨ）２，上海麦克林生化科技有限公司）；三聚氰胺（Ｃ３Ｈ６Ｎ６，上海麦克林生化科技有限公司）；罗丹明Ｂ（天津市科密欧化学试剂有限公司）；对苯醌、草酸铵、异丙醇（北京化工有限公司）。
上述试剂均为分析纯。
实验所用水均为去离子水。
１．２ 实验方法１．２．１ 氮化碳（ｇ－Ｃ３Ｎ４）的制备将一定量的三聚氰胺于坩埚中，并加入适量的去离子水（三聚氰胺与去离子水的质量比为２∶１），搅拌成糊状后置于烘箱中１００℃干燥６ｈ。
再将干燥产物置于管式炉中氮气氛围下，以３．０５℃／ｍｉｎ的升温速率至５５０℃下煅烧３ｈ，待自然冷却后研磨，以备用。
１．２．２ ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３复合光催化剂的制备采用一步热溶剂法制备ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３复合光催化材料，称取０．４４２ｇ的Ｔａ２Ｏ５和５．０００ｇ的ＮａＯＨ固体，溶于４０ｍＬ乙二醇和１０ｍＬ去离子水的混合液中并搅拌均匀，配制成Ａ液；再称取不同质量的ｇ－Ｃ３Ｎ４粉末置于烧杯中并加入１０ｍＬ的去离子水，超声使其完全分散，配制成Ｂ液；然后再将Ｂ液缓慢加入到Ａ液中，混合均匀后转移至聚四氟乙烯反应釜中。
在１８０℃温度下反应１８ｈ。
反应产物通过离心分离和去离子水反复洗涤数后置于８０℃烘箱下干燥１２ｈ，得到ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３复合光催化材料。
分别将ｇ－Ｃ３Ｎ４添加量为０．１００、０．１５０、０．２００、０．２５０ｇ制备的ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３复合光催化材料分别记为ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３－２０、ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３－３０、ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３－４０和ｇ－Ｃ３Ｎ４／ＮａＴａＯ３－５０。
１．３ 光催化活性评价光催化降解实验选用３５０Ｗ的氙灯（已过滤紫外光部分）作为可见光光源，以罗丹明Ｂ为目标污染物，通过在可见光照射下罗丹明Ｂ的降解能力来评价复合光催化材料的可见光催化活性。
将４０ｍｇ光催化剂试样加入到４０ｍＬ浓度为１０ｍｇ／Ｌ的罗丹明Ｂ溶液中（同一材料配制５个试管测试样，用于分析同一材料不同光照时间时的染料的降解浓度），并将其置于光催化反应仪中，先在光反应仪暗箱中搅拌３０ｍｉｎ以达到吸附脱附平衡。
光照开始０２３ 浙 江 理 工 大 学 学 报（自然科学版）２０１９年 第４１卷后，每隔３０ｍｉｎ取一次样，离心分离后取上清液，然后用紫外可见近红外分光光度计测定其溶液在λ＝５５４ｎｍ处（罗丹明Ｂ的最大吸波波长）的吸光值，并根据朗伯比尔定律计算降解率。
１．４ 测试与表征采用场发射扫描电镜（ＳＥＭ，Ｈｉｔａｃｈｉ Ｓ－４８００）分析复合材料的表面形貌；采用ＫＢｒ压片法对样品进行红外光谱测试（ＦＴ－ＩＲ，Ｎｉｃｏｌｅｔ－５７００）；采用Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ，Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳＤ８－Ｄｉｓｃｏｖｅｒ）对材料的晶相结构进行分析，扫描范围为２θ＝１０°～８０°；采用Ｘ射线光电子能谱仪（Ｋ－Ａｌｐｈａ）对材料进行元素组成及状态分析，微聚焦单色化（Ａｌ Ｋα）Ｘ射线源；采用紫外－可见漫反射光谱仪分析试样的紫外可见吸收（ＵＶ－Ｖｉｓ，ＣＡＲＹ－３００），ＢａＳＯ４为标准样品，测试波长范围为２００～８００ｎｍ；用紫外可见近红外分光光度计（ＵＨ４１５０）测定光催化剂溶液的吸光值。