硼掺杂石墨相氮化碳光催化的研究目的

一、研究背景

相氮化碳（g-C3N4）是一种新型的可见光响应型光催化剂，具有良好的化学稳定性和光催化活性。然而，g-C3N4的光催化活性受限于其

窄的光吸收范围和快速的电子-空穴复合。为了提高g-C3N4的光催化性能，研究者们提出了多种改性方法，其中硼掺杂是一种有效的手段。硼掺杂可以引入新的能级，拓宽光响应范围，改善载流子的分离和传输，从而提高光催化性能。本研究的目的是通过硼掺杂来改善g-

C3N4的光催化性能，提高其光催化活性。

二、研究意义

1. 为环境保护提供新的解决方案：光催化技术可以利用可见光将有害

气体和污染物转化为无害的物质，对改善大气污染和水污染具有重要

意义。

2. 探索新型光催化剂的应用：硼掺杂石墨相氮化碳作为一种新型改性

光催化剂，研究其光催化性能可以为光催化材料的设计和应用提供新

思路。

3. 深入理解光催化反应机理：通过研究硼掺杂对光催化活性的影响，

有助于深入理解光催化反应机理，并为进一步改进光催化剂性能提供

理论依据。

三、研究内容和方法

本研究将采用硼掺杂的方法制备硼掺杂石墨相氮化碳（B-g-C3N4）光催化剂，并对其光催化性能进行系统研究。具体研究内容和方法包括：

1. 合成和表征：采用高温固相法制备B-g-C3N4，并利用X射线衍射、透射电镜、紫外-可见漫反射光谱等手段对材料进行表征，确定其结构和光学性质。

2. 光催化性能测试：利用可见光光解苯酚和亚甲基蓝这两种模型污染

物来评估B-g-C3N4的光催化活性，通过检测反应体系中的降解效率

和产物的形成情况来评价其光催化性能。

3. 光催化机理研究：通过光电化学技术和时间分辨荧光光谱等手段，

探讨硼掺杂对载流子分离和传输过程的影响，揭示硼掺杂机制和光催

化反应机理。

四、研究创新点

1. 利用硼掺杂提高光催化活性：通过引入硼元素，拓宽g-C3N4的光

响应范围，增强光生电子-空穴对的分离和传输，从而提高其光催化活性。

2. 细致探讨光催化机理：通过表征光催化剂的结构和性质，揭示硼掺

杂对光催化反应过程的影响，深入理解硼掺杂机制和光催化机理。

五、研究预期

1. 提高光催化活性：硼掺杂B-g-C3N4具有更广泛的光响应范围和更高的载流子分离效率，预计光催化活性将显著提高。

2. 探索硼掺杂机制：通过系统研究硼掺杂对光催化性能的影响，将深

入理解硼掺杂机制和光催化反应机理。

3. 提供新理论支持：从实验结果中得出的结论将为改进光催化剂设计

和应用提供新的理论支持。

六、研究实施计划

1. 材料制备和表征：采用高温固相法制备不同硼掺杂量的B-g-C3N4，利用X射线衍射、透射电镜、紫外-可见漫反射光谱等手段对材料进行表征。

2. 光催化性能测试：利用可见光光解苯酚和亚甲基蓝这两种模型污染

物对B-g-C3N4的光催化活性进行评估，分析降解效率和产物形成情况。

3. 光催化机理研究：通过光电化学技术和时间分辨荧光光谱等手段，

深入探讨硼掺杂对载流子的分离和传输过程的影响，揭示硼掺杂机制

和光催化反应机理。

七、结论和展望

本研究旨在通过硼掺杂来改善g-C3N4的光催化性能，提高其光催化

活性。预计研究结果将为光催化技术的发展提供新的理论支持，推动

环境保护和资源可持续利用。本研究还将深入探讨硼掺杂机制和光催

化反应机理，为进一步改进光催化剂设计和应用提供理论基础。希望

通过本研究，能为提高光催化剂性能和推动光催化材料的应用提供新

的思路和方法。