非金属光催化剂
非金属催化剂
非金属催化剂什么是非金属催化剂？非金属催化剂是指不含金属元素的催化剂。
与传统的金属催化剂相比，非金属催化剂具有更好的环境友好性、更高的选择性和活性等优点。
目前，非金属催化剂已经广泛应用于有机合成、环境保护、能源转换等领域。
非金属催化剂的种类1.碳基材料碳基材料是一种重要的非金属催化剂。
它们具有良好的稳定性、活性和选择性，并且可以通过简单的制备方法得到。
常见的碳基材料包括石墨烯、富勒烯、碳纳米管等。
2.氧族元素氧族元素如硫、氮等也可以作为非金属催化剂使用。
它们具有较高的电子亲和力和电子损失能力，可以参与许多重要反应如氧还原反应等。
3.半导体材料半导体材料如二氧化钛、二硫化钼等也可以作为非金属催化剂使用。
这些材料具有良好的光学和电学性质，并且可以通过光催化和电催化的方式促进许多反应。
非金属催化剂的应用1.有机合成非金属催化剂在有机合成中得到了广泛的应用。
例如，碳基材料可以作为催化剂参与许多重要的反应如氧化、还原、羰基化等。
氧族元素也可以作为非金属催化剂参与许多重要的有机反应如酰胺合成、烯烃加氢等。
2.环境保护非金属催化剂在环境保护中起着重要作用。
例如，二氧化钛可以通过光催化降解水中的有害物质，如苯酚、甲苯等。
硫和氮也可以作为非金属催化剂参与废水处理、大气污染控制等方面。
3.能源转换非金属催化剂在能源转换领域也具有广泛应用。
例如，二硫化钼可以作为非金属催化剂促进水分解产生氢气；碳基材料可以作为电极材料用于燃料电池等。
结论总之，非金属催化剂具有广泛的应用前景和重要的意义。
未来，随着科学技术的不断进步和发展，非金属催化剂在各个领域中的应用将会越来越广泛。
非金属掺杂TiO2光催化剂的研究进展
纳米 ＴＯ 因为有合适的导带电位和价带电位、 ｉ： 化学稳定性好、 光照后不发生光腐蚀、 氧化还原能力 强、 无毒和价格低廉以及环境友好等特点而成为了具有应用前景 的光催化材 料。但纯 ＴＯ 的带隙较 ｉ 宽， 仅能吸收紫外光 ， 从而影响了它在光催化应用中的发展。因此 ， 扩大 ＴＯ 的光吸收范围， ｉ： 提高它的
光催化活性成为当前研究的热点问题之一。近年来 ， 由于非金属离子掺杂实现了 ＴＯ 对可见光的吸收 ｉ 而得到广泛研究 。目前， 这类研究工作主要集 中在 Ｎ Ｃ ｓＦ和 Ｐ等几种非金属离子上 。 ， ，，
１ 非金属掺杂 ＴＯ 光催化作用原理 ｉ２
ＴＯ 是一种宽禁带半导体 ， ｉ： 其能带结构是沿布里渊区的高对称结构。它的 ３ 轨道分裂为 ｅ 和ｔｇ ｄ ｇ ２
概括为以下几点 ： ①掺杂可以形成捕获中心， 抑制 电子・ 空穴对 的复合； ②掺杂可在 ＴＯ 禁带中引入新 ｉ： 的掺杂能级 ， 这样能量较小的光子也能激发掺杂能级上的电子形成电子・ 空穴对 ， 提高光子的利用率； ③ 掺杂可以导致载流子扩散长度增加 ， 从而延长电子和空穴的寿命， 抑制复合； ④掺杂可引入晶格缺陷， 有 利于形成更多的氧化中心。
非 金属 掺 杂 ＴＯ 光催 化 剂 的研 究 进 展 ｉ２
刘英 吉 王 松 ， 璐 史瀚文 金 立民 ， ， 韩 ， ， 赵丽娜
（ 东北石油大学地球科学学 院 ， １ 黑龙江 大庆 ， ３１ ； １ ３８２河北科技师范学 院） ６
摘要： 主要介绍了非金属元素（ Ｃ ＳＦＰ Ｂ 掺杂 ＴＯ 的制备方法和可见光催化活性研究的最新进展， Ｎ， ，， ， 和 ） ｉ
深入分析了非 金属元素对 ＴＯ 吸收光谱 的影 响机理 ， 出了非金属掺杂 Ｔ ｉ： 指 ｉ 研究过程 中存 在的问题和未来 Ｏ
TiO_2光催化剂非金属掺杂的机理研究进展
作者简介:吴雪松,男,江西九江人,硕士研究生,从事与环境功能材料的设计与研发,E -mail :fengcaihangban @ ,TEL :1376714020收稿日期:2008212210TiO 2光催化剂非金属掺杂的机理研究进展吴雪松,唐星华,张 波(南昌航空大学环境与化学工程学院,江西南昌 330036) 摘 要:根据国内外对TiO 2光催化剂改性的研究状况,将TiO 2光催化剂的改性研究分为金属离子掺杂、贵金属沉积、表面光敏化、复合半导体、非金属离子掺杂等方面。
其中,非金属掺杂较其他方式的掺杂优势明显,但其机理研究不够深入。
对TiO 2光催化剂的各种非金属掺杂的机理研究进展进行了综述。
关键词:TiO 2;非金属;改性 中图分类号:O 64411 文献标识码:A 文章编号:167129905(2009)0520033203 TiO 2在常温常压下能使水中造成污染的有机物较快地完全氧化为CO 2和H 2O 等无害物质,具有表面晶格缺陷、高比表面能、化学性质稳定、无毒、反应速度快、价格低廉等优点,是一种较为理想的光催化剂。
但是,TiO 2作为光催化剂的应用也存在不容忽视的缺点:吸光频带窄,光生空穴电子复合速度快,量子产率低,只对太阳光中的紫外光有响应。
为此,各国科研工作者积极探索TiO 2的改性方法。
TiO 2的改性大致包括金属离子掺杂、贵金属沉积、表面光敏化、复合半导体、非金属离子掺杂。
掺杂金属离子、金属氧化物,贵金属沉积、复合半导体等方法都有较好的可见光响应特性,但金属元素的掺杂使热稳定性变差,易成为电子-空穴对复合中心,降低了光催化活性,并且金属元素注入的成本也较高。
另外,金属元素掺杂还会降低紫外光活性。
表面光敏化存在受光腐蚀的现象,且可能产生二次污染。
与以上方法相比,掺杂非金属离子不但能将纳米TiO 2的光响应波长拓展至可见光区域,还能保持在紫外光区的光催化活性。
非金属元素掺杂TiO 2制取方式简单,光催化效率高,必将成为纳米TiO 2改性的主流方向。
g-c3n4
G-C3N4是一种典型的聚合物半导体，其中CN原子与sp2杂交形成高度离域的π共轭体系。
其中，Npz轨道构成g-C3N4的最高占据分子轨道（HOMO），而Cpz轨道构成最低的未占据分子轨道（LUMO），带隙为〜2.7 eV，可以吸收波长为的蓝紫色光在太阳光谱中小于475。
G-C3N4具有非常合适的半导体带边缘位置，可以满足水产品中氢和氧的光解的热力学要求。
此外，与传统的TiO2光催化剂相比，g-C3N4可以有效活化分子氧并生成超氧化物自由基，用于有机官能团的光催化转化和有机污染物的光催化降解。
G-C3N4作为一种新型的非金属光催化材料，具有比传统的TiO2光催化剂更宽的吸收光谱，并且仅在普通可见光下没有紫外线才可以发挥光催化作用。
同时，与TiO2相比，g-C3N4可以有效活化分子氧并产生超氧自由基，用于有机官能团的光催化转化和有机污染物的光催化降解，更适合室内空气污染控制和有机物降解。
G-C3N4作为一种新型的非金属光催化材料，具有比传统的TiO2光催化剂更宽的吸收光谱，并且仅在普通可见光下没有紫外线才可以发挥光催化作用。
同时，与TiO2相比，g-C3N4可以有效活化分子氧并产生超氧自由基，用于有机官能团的光催化转化和有机污染物的光催化降解，更适合室内空气污染控制和有机物降解。
G-c3n4具有良好的热稳定性和化学稳定性。
G-C3N4在高温下具有稳定的性能。
当温度超过600℃时，热稳定性开始下降。
G-c3n4可以在强酸和强碱条件下保持稳定的性能。
g-c3n4对SPF KM小鼠的急性口服毒性是ld50> 5000mg / kg bw，实际上是无毒的。
对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抑菌作用。
G-C3N4可由多种富氮前体（如双氰胺，尿素，三聚氰胺，硫脲等）和多种制备方法制备，具有工艺流程短，设备少，设备要求低，制备时间短的特点。
时间。
但是，由于成品的收率低，稳定性差的问题，主要在实验室水平上少量制备，一些企业已成功实现批量生产。
非金属元素掺杂TiO2可见光催化剂
表面以下的 ２ ｎ 以内， ９ｍ 处氮的摩尔分数达到最大值 ０ｍ 在 ｎ （． ０５％。与未掺杂氮的 Ｔ０ 相 比，掺杂氮 的 ＴＯ２ ０２ １￣． ２ ） ｉ２ ｉ 的 光脱 附作用 出线发生了蓝移 。８ ０ ７ Ｋ下 ，在 ＮＨ 气氛下处理 金红石 型 ＴＯ （ｌ） ｉ ２１Ｏ，得到氮掺杂的 ＴＯ 。【其吸收光谱表 ｉ２ ９ ］
过程 中形成 Ｔ２ ｉ Ｎ，降低 了 ＴＯ 带 隙能 ，使得 Ｔ０ 的激发波 ｉ２ ｉ２ 长 由紫外扩展到了可见光区，提高 了 Ｔ０ 在可见光下的催 ｉ２ 化活性， 实现了直接利用太 阳光 中的可见光来 降解有机污染 物。Ｄｉ ａｄ Ｊ Ｎ 和 体积比为 ４ｌ ｗ ｒ 用 ２ ： 的混 合气在室温、
关键词：掺杂；可见光活性；非金属元素；光催化；二氧化钛
中图分类号 ：０６ ３ ６ ４． ３ 文献标识码：Ｂ 文章编 号：１０ －１５（ ０ ７） ２０ １．３ ０ ９９ １ ２ ０ ０ ．０７０
ＴＯ 在污水 治理等方面具有很好的应用前景， 由于其 ｉ２ 但 在可见光 区 （ ５ｎ 以上 ）对光基本不能吸收，对太 阳光利 ４０ｍ 用率仅为 ３ ５ ％ ％，为实现 ＴＯ 光催化技术能够 在 自然条件 ｉ２ 下应用，人们采用掺杂等于段对其进行 改性 ， 高其可见光 提 区的活性。 当前报道 的多种元素掺杂与复合半导体光催化剂 都足基于提高光生 电子． 空穴 的分离效率、抑制电子－ 空穴 的 重新结合来提 高光催化剂本征量子效率的机理 。 这类物质虽 然 可以吸 收可见光 ，但存 在受光腐蚀 的现象 。 并且 由于金属 离予 的特性 ，这些掺杂体系实际都在 ＴＯ２ ｉ 的晶粒 中增设 了 电予． 空穴复合点位 ，载流子在分离 、捕 获 迁 移和扩散到
氮 的形式存在于晶体 的间隙位， 这种形式的氮可能与分子氢 发生化学键合， 氮和氢的共掺杂效应能够提 高氮掺杂的 Ｔ０ ｉ２
新型光催化剂的研究进展与应用前景
新型光催化剂的研究进展与应用前景新型光催化剂是指通过光照作用下，能够促进化学反应的物质。
光催化剂具有高效、环境友好、可重复使用等特点，在环境治理、能源转化、有机合成等领域具有广阔的应用前景。
本文将从研究进展和应用前景两个方面进行阐述。
一、研究进展1.二维材料光催化剂：二维材料具有高比表面积、丰富的化学反应位点以及优异的光电性能等特点，被广泛应用于光催化反应中。
例如，二维过渡金属硫属化物（TMDs）如MoS2、WS2等在水分解、二氧化碳还原等反应中显示出优异的活性和稳定性。
2.非金属碳化物光催化剂：非金属碳化物如氮化碳、磷化碳等也是研究的热点。
这些材料不仅具有较好的光吸收性能，而且还能够通过调节其结构和组分来调控其催化性能。
例如，氮化碳具有较高的光催化活性和稳定性，在有机污染物降解、水分解、氧还原等反应中得到了广泛应用。
3.共价有机骨架光催化剂：共价有机骨架如金属有机骨架（MOF）、共轭有机聚合物（COP）等也是研究的热点。
这些材料具有多孔结构、丰富的官能团以及良好的催化活性，可用于光催化降解有机污染物、二氧化碳固定和转化、氢能产生等反应。
4.界面调控光催化剂：界面调控光催化剂可以通过修饰催化剂表面，改变其光电性质以及表面氧化还原性能，从而调控催化剂的催化性能。
常见的界面调控方法包括共沉淀法、浸渍法、溶胶凝胶法等。
这种调控方法可以显著增强催化剂的活性、选择性和稳定性。
二、应用前景1.环境治理：新型光催化剂可用于大气和水环境中有害物质的去除，如有机污染物的降解、重金属的去除等。
光催化技术与传统的吸附、氧化、还原等方法相比，具有高效、无二次污染的优点。
2.能源转化：新型光催化剂在能源转化领域也具有巨大的潜力。
例如，光催化剂可用于光电催化水分解产氢，将太阳能转化为可储存和利用的氢能源。
同时，光催化剂还可用于二氧化碳的固定和转化，实现CO2资源化利用。
3.有机合成：新型光催化剂在有机合成中也有广泛应用。
光催化技术可以用于光催化还原、光催化氧化、光催化偶联等反应，实现有机物的高效合成。
《基于g-C3N4的全有机异质结光催化制氢性能研究》
《基于g-C3N4的全有机异质结光催化制氢性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和传统能源的日益枯竭，寻找清洁、可再生的能源已经成为全球关注的焦点。
光催化制氢技术以其环保、可持续、可再生等优势受到了广泛的关注。
在众多的光催化材料中，全有机异质结材料因其结构独特、制备工艺简单等优点备受关注。
本文以g-C3N4为研究对象，通过制备全有机异质结光催化剂，探讨其制氢性能及潜在应用。
二、g-C3N4概述g-C3N4是一种具有独特二维层状结构的非金属光催化剂。
其优点在于结构稳定、制备成本低、无毒等。
此外，g-C3N4具有较好的可见光吸收性能，能够在可见光下驱动水分解制氢，是一种极具潜力的光催化材料。
三、全有机异质结光催化剂的制备与表征本研究采用全有机异质结结构，通过将不同能级的有机分子与g-C3N4结合，形成异质结结构。
首先，通过化学气相沉积法制备g-C3N4纳米片；然后，将具有合适能级的有机分子通过物理吸附或化学键合的方式与g-C3N4结合，形成全有机异质结光催化剂。
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的光催化剂进行表征，证实了全有机异质结结构的成功制备。
四、光催化制氢性能研究本部分主要研究全有机异质结光催化剂的制氢性能。
首先，在模拟太阳光照射下，对所制备的光催化剂进行光催化制氢实验。
实验结果表明，全有机异质结光催化剂具有较高的制氢速率和稳定性。
此外，通过改变有机分子的种类和含量，可以调节光催化剂的能级结构，进一步优化其制氢性能。
同时，我们还研究了催化剂的循环使用性能和稳定性，发现该催化剂具有良好的循环使用性能和长期稳定性。
五、性能优化与机理探讨为了进一步提高全有机异质结光催化剂的制氢性能，我们进行了性能优化研究。
通过改变催化剂的制备条件、调节有机分子的种类和含量等手段，实现了制氢性能的显著提升。
此外，我们还通过理论计算和实验手段探讨了光催化制氢的机理。
结果表明，全有机异质结结构能够有效地促进光生电子和空穴的分离和传输，从而提高光催化制氢的效率。
石墨相氮化碳的改性及应用
石墨相氮化碳的改性及应用方威;赵运林;胡新将;王晓雪【摘要】石墨型氮化碳(g-C3N4)聚合物是一种新型的半导体非金属光催化剂,以三聚氰胺、尿素、双氰胺等富氮低成本材料为前驱体就可以制备.在拥有良好的化学稳定性和热稳定性的同时,其既能吸收太阳光转化为化学能,又能彻底氧化还原环境中的污染物质,而被广泛应用于光催化领域,如光降解有机污染物、光解水产氨产氧和有机选择性光合成等,在能源短缺和环境保护方面具有很广阔的研究空间.本文主要论述了g-C3N4在光催化领域的发展、光催化性能的改良方法以及其在光电领域的应用,并提出g-C3N4在未来研究中所面临的挑战.【期刊名称】《中国资源综合利用》【年(卷),期】2019(037)006【总页数】8页(P186-193)【关键词】g-C3N4;改性;光催化;应用【作者】方威;赵运林;胡新将;王晓雪【作者单位】中南林业科技大学环境科学与工程学院水污染控制实验室;中南林业科技大学生命科学与技术学院,长沙 410004;中南林业科技大学环境科学与工程学院水污染控制实验室;中南林业科技大学环境科学与工程学院水污染控制实验室【正文语种】中文【中图分类】TQ127.111972年，日本学者Fijishima和Hongda等发现，在太阳光照条件下，二氧化钛（TiO2）可以与水发生化学反应生成氢气，该发现在能源领域具有划时代的意义[1]。
诸多学者前赴后继在光催化领域进行了非常深入的研究，如光催化还原重金属、光催化去除有机物、光催化制备H2等[2-4]。
在此之后，新型的催化剂也如雨后春笋，纷纷被人们发现，如氧化锌（ZnO）、硫化镉（CdS）、氧化锡（SnO2）、二氧化钛（TiO2）和二氧化锆（ZrO2）等[5-9]。
光催化技术具有以下优点：半导体光催化剂高效无毒，化学和光学稳定性高，反应条件温和，能耗低，成本低，具有环境污染控制和清洁能源制备的优点。
目前，光催化技术可应用于水和空气的净化、杀菌和除臭。
非金属元素掺杂石墨相氮化碳光催化材料的研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 10 期非金属元素掺杂石墨相氮化碳光催化材料的研究进展宋亚丽1，李紫燕1，杨彩荣1，黄龙2，张宏忠1（1 郑州轻工业大学材料与化学工程学院，环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心，河南 郑州 450001；2郑州大学生态与环境学院，河南 郑州 450001）摘要：石墨相氮化碳（g-C 3N 4）是一种非金属光催化材料，其具有制备成本低、制备过程简单、绿色、无二次污染、带隙能可调控、热稳定性高等特点，使其成为人们在能源与环境领域研究和关注的焦点。
然而，g-C 3N 4还存在比表面积小、禁带宽度较大、光生电子和空穴复合过快等缺点，限制了其发展。
非金属元素掺杂可以对g-C 3N 4进行改性以有效解决以上问题，使其带隙减小，拓宽光谱响应范围，抑制光生电子-空穴对的复合，提高光吸收能力，来提高其光催化性能。
本文对非金属元素掺杂g-C 3N 4的合成方法、应用等方面进行综述，从非金属单元素掺杂（单元素自掺杂和其他单元素掺杂）、非金属多元素共掺杂方面进行了总结。
最后指出了在非金属元素掺杂g-C 3N 4方面，仍需要关注g-C 3N 4产量偏低、可见光利用效率不足、回收较难等问题，并强调了非金属元素掺杂g-C 3N 4在治理环境污染和应对能源危机方面的重要作用。
关键词：石墨相氮化碳；非金属元素；掺杂改性；光催化性能中图分类号：TQ314.2 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）10-5299-11Research progress of non-metallic element doped graphitic carbonnitride photocatalytic materialsSONG Yali 1，LI Ziyan 1，YANG Cairong 1，HUANG Long 2，ZHANG Hongzhong 1(1 Henan Collaborative Innovation Center for Environmental Pollution Control and Ecological Restoration, College of Materials and Chemical Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450001, Henan, China;2College of Ecology and Environment, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, Henan, China)Abstract: Graphitic carbon nitride (g-C 3N 4) is a non-metallic photocatalytic material. It has the advantages of low cost, simple preparation process, green, no secondary pollution, adjustable band gap energy and high thermal stability. It has become the research hotspot in the field of energy and environment. However, g-C 3N 4 possesses the disadvantages of small specific surface area, large band gap and fast recombination rate of photogenerated electrons and holes, which limits its application. Non-metallic element doping can effectively solve the above problems by reducing the band gap, broadening the spectral response range, inhibiting the recombination of photogenerated electron-hole pairs and improving the light absorption capacity. In this work, the synthesis methods and application of non-metallic element doped g-C 3N 4 were reviewed. The non-metallic single element doping (single element self-doping and other single element doping) and non-metallic multi-element co -doping were综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-2180收稿日期：2022-11-23；修改稿日期：2023-06-04。
g-c3n4
g-c3n4
我们应该知道g-C3N4是一种典型的聚合物半导体，其结构中的CN原子以sp2杂化形成高度离域的π共轭体系。
其中Npz轨道组成g-C3N4的最高占据分子轨道（HOMO），Cpz轨道组成最低未占据分子轨道（LUMO），禁带宽度~2.7 eV，可以吸收太阳光谱中波长小于475的蓝紫光。
g-C3N4具有非常合适的半导体带边位置，满足光解水产氢产氧的热力学要求。
此外与传统的TiO2光催化剂相比，g-C3N4还能有效活化分子氧，产生超氧自由基用于有机官能团的光催化转化和有机污染物的光催化降解。
g-C3N4是一种近似石墨烯的平面二维片层结构，有两种基本单元，分别以三嗪环(C3N3，左图)和3-s-三嗪环(C6N7，右图)为基本结构单元无限延伸形成网状结构，二维纳米片层间通过范德华力结合。
Kroke等通过密度泛函理论（DFT）计算表明3-s-三嗪环结构较三嗪环结构连接而成的g-C3N4更稳定。
g-C3N4分子结构
它有着以下优点：g-C3N4作为新型非金属光催化材料与传统的TiO2光催化剂相比，g-C3N4吸收光谱范围更宽，不需要紫外光仅
在普通可见光下就能起到光催化作用；同时，比起TiO2，g-C3N4更能有效活化分子氧，产生超氧自由基用于有机官能团的光催化转化和有机污染物的光催化降解，更适用于室内空气污染治理和有机物降解。
·g-C3N4作为新型非金属光催化材料与传统的TiO2光催化剂相比，g-C3N4吸收光谱范围更宽，不需要紫外光仅在普通可见光下就能起到光催化作用；同时，比起TiO2，g-C3N4更能有效活化分子氧，产生超氧自由基用于有机官能团的光催化转化和有机污染物的光催化降解，更适用于室内空气污染治理和有机物降解。
光催化co2还原助催化剂综述
光催化co2还原助催化剂综述（原创版）目录一、引言1.1 背景介绍1.2 光催化 CO2 还原的意义1.3 助催化剂的作用二、光催化 CO2 还原系统2.1 光催化剂2.2 助催化剂2.3 光催化 CO2 还原的反应过程三、助催化剂的种类3.1 金属催化剂3.2 非金属催化剂3.3 金属 - 非金属催化剂四、助催化剂对光催化 CO2 还原的影响4.1 提高光催化活性4.2 提高光生电子空穴对的寿命4.3 改变反应选择性五、助催化剂的优缺点及发展前景5.1 优点5.2 缺点5.3 发展前景六、结论正文一、引言1.1 背景介绍随着全球气候变化和环境污染问题日益严重，开发可持续的能源转换和环境保护技术已成为当务之急。
光催化 CO2 还原技术是一种将太阳能直接转换为化学能的方法，可以将二氧化碳（CO2）转化为有价值的化学品，如甲醇、乙醇等，同时减少温室气体排放。
这一技术具有能量转换效率高、环境友好等优点，被认为是一种解决能源和环境问题的理想途径。
1.2 光催化 CO2 还原的意义光催化 CO2 还原技术不仅可以实现太阳能的高效利用，还可以有效地减少温室气体排放，缓解全球气候变暖问题。
此外，通过光催化 CO2 还原，还可以将 CO2 转化为有价值的化学品，为石油替代品的开发提供新思路。
1.3 助催化剂的作用在光催化 CO2 还原过程中，助催化剂可以提高光催化剂的活性、选择性和稳定性。
因此，研究和开发高效的助催化剂对提高光催化 CO2 还原技术的实际应用具有重要意义。
二、光催化 CO2 还原系统2.1 光催化剂光催化剂是光催化 CO2 还原系统的核心组成部分，其作用是将光能转换为化学能，激发电子 - 空穴对。
常用的光催化剂包括二氧化钛（TiO2）、硫化镉（CdS）等。
2.2 助催化剂助催化剂是在光催化过程中起到辅助作用的催化剂，可以提高光催化剂的活性、选择性和稳定性。
助催化剂通常分为金属催化剂、非金属催化剂和金属 - 非金属催化剂。
新型非金属光催化剂_石墨型氮化碳的研究进展_范乾靖
2014年第33卷第5期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ・1185・化工进展新型非金属光催化剂——石墨型氮化碳的研究进展范乾靖，刘建军，于迎春，左胜利（北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，北京 100029）摘要：石墨型氮化碳（g-C3N4）聚合物是一种具有合适禁带宽度（2.7eV）的新型非金属有机半导体光催化剂，它具有良好的热稳定性和化学稳定性。
本文介绍了石墨型氮化碳的结构、理化性质和合成方法，重点阐述了进一步提高石墨型氮化碳光催化活性的方法，包括形貌调控、掺杂改性、共聚合改性和硫介质调控。
并论述了石墨型氮化碳在可见光下催化分解水和降解有机污染物方面的应用现状。
最后指出进一步探索和优化石墨型氮化碳的合成及改性方法，提高其光催化性能依然是g-C3N4在光催化领域应用的研究重点。
关键词：氮化碳；催化剂；太阳能；制氢；降解中图分类号：O 643 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2014）05–1185–10DOI：10.3969/j.issn.1000-6613.2014.05.018Research progress in a new metal-free photocatalyst——graphitic carbonnitrideF AN Qianjing，LIU Jianjun，YU Yingchun，ZUO Shengli（State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing100029，China）Abstract：Polymeric graphitic carbon nitride，g-C3N4，is a new organic photocatalyst with semiconductor property and proper band gap of 2.7eV，which possesses high thermal and chemical stability. In this paper，the structure，physicochemical properties and preparation methods of g-C3N4 are reviewed. As the photocatalytic activity of g-C3N4 is generally low，the methods to make it an effective photocatalyst are summarized，including texture modification，elements doping and constructing heterojunction with other materials，copolymerization and sulfur-mediated function. In addition，the applications of g-C3N4 for photocatalytic water splitting and degradation of organic water pollutants under visible light are discussed. At the end，it can be concluded that the developing tendency of g-C3N4 as a photocatalyst is exploring and further optimizing the preparation and modification methods to improve its photocatalytic activity.Key words：carbon nitride；catalyst；solar energy；hydrogen production；degradation随着世界人口的迅猛增加和工业化程度的不断提高，日益严峻的环境污染和能源短缺问题成为人类社会面临的重要挑战之一。
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。
主流有机光催化剂
主流有机光催化剂
有机光催化剂是一种新兴的有机化学研究领域，它正在逐渐取代传统的热催化剂。
有机光催化剂的发展史并不长，但其在有机合成领域的应用却日益广泛。
主流有机光催化剂的研究起源于20世纪70年代初期，最初的有机光催化剂研究主要集中在光致电荷转移和光致能量转移方面。
70年代末到80年代初期，研究人员发现刺激有机材料发生光化学反应的异质结构，进而发展出了针对有机材料的光化学反应研究。
目前，主流有机光催化剂主要分为金属有机光催化剂和非金属有机光催化剂两大类。
其中金属有机光催化剂应用较广，主要包括铱、铜、铂等多种金属，其特点是高效能、催化反应速度快、选择性高、反应条件温和等。
非金属有机光催化剂的发展较为缓慢，但其特点是低成本、环境友好、易于制备和操作。
近年来，有机光催化剂的研究越来越深入，不断涌现出新的有机光催化剂。
比如深色生物钟催化剂的研究，其能够产生剧烈反应并在短时间内产生可控制的产品；还有新发现的双重电子转移的光催化剂，其催化能力更强，反应条件更温和。
总的来说，随着有机光催化剂研究的深入，越来越多的有机光催化剂被发现并应用于合成。
相信未来有机光催化剂的发展方向将是高选择性、可控性、反应速率更快、催化剂更多样化。
ZIF-8g-C3N4复合材料光催化性能研究进展
第35卷第1期2021年1月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.35No.1Jan.2021ZIF-8/g-C3N4复合材料光催化性能研究进展张姝沁,彭龙新，许雪源,刘建栋,杨宇杰,张梦,陈萍华*("昌航空大学环境与化学工程学.，江西"昌330063)摘要：石墨相氮化碳(g-C s Nj是一种典型的聚合物半导体非金属光催化剂。
ZIF-8作为类沸石咪R 骨架材料(ZIFs)的典型代表，具有良好的水热及化学稳定性，且具有较大的比表面积。
由于两者独特的性能,对两者复合光催化剂的研究也日益增加。
本文介绍了ZIF-8/g-C3N(复合材料对于光催化的意，对复合材料的了。
关键词：ZIF-8/g-C3N(；光催化；复合材料;研究进展doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2021.01.018中图分类号:TQ042文献标志码:A文章编号：1008-1267(2021)01-0055-03Research progress of ZIF-8/g-C3N4composite in photocatalytic properties ZHANG Shu-qin,PENG Long-xin,XU Xue-yuan,LIU Jian-dong,YANG Yu-jie,ZHANG Meng,CHEN Ping-hua*(Department ofChemic$andEnvironmental Engineerings NanchangHangkong UniversNanchang J iangxi^330063) Abstract:Graphite phase carbon nitride(g-C3N()is a typical polymersemiconductor non-metallic photocatalyst. ZIF-8,as a typical zeolitelike imidazole skeleton material(ZIFs),has good hydrothermal and chemical stability,and a large specific surface area.Due to their unique properties,the research on their composite photocatalysts is also increasing.In this paper,the significance and progress of ZIF-8/g-C3N4composite are introduced and the application prospect of the composite is prospected.Key words：ZIF-8/g-C3N4；photocatalysis;composites;research progress1引言石墨相氮化碳（g-C3N（）作为一种新型非金属光催化剂，具有制备方法简单、稳定性、0光催化领域，如还原COH、光催化裂解水氢、光解有［2］光解水［3］,能化方具有的研究空。
g-C3N4薄膜材料的用途分析
g-C3N4薄膜材料的⽤途分析⽯墨相氮化碳(g-C3N4)是⼀种新型的⾮⾦属n型半导体光催化材料，因其具有良好的化学稳定性、结构和性能易于调控、原材料成本低易合成、独特的⼆维层状结构和良好的可见光响应⽽备受关注，是⼀种很有前途的催化材料和能源应⽤型光催化剂。
其结构中的C和N原⼦以sp2杂化形成⾼度离域的π共轭体系。
g-C3N4的禁带能量约为2.7 eV，吸收边约为460 nm，可以吸收可见光。
但⽬前常见的块状g-C3N4具有⽐表⾯积⼩、光⽣载流⼦复合过快、可见光吸收范围窄以及量⼦效率低等不⾜，致使其光催化性能仍有缺陷。
相关研究⼈员也通过多种⽅式对g-C3N4进⾏改性和优化研究，以提⾼可见光催化性能。
三聚氰胺是⼀个三嗪（三个氮作为杂原⼦的苯）的结构，每个碳上的氢被⼀个氨基取代。
之所以以前在奶粉中掺杂三聚氰胺，是看重了其⾼含氮量与价格低廉的优点。
g-C3N4是通过三聚氰胺等聚合⽽成的，商业上⽤来做涂层，也被报道是⼀种很好的储氢材料。
近年来发现这种结构的特殊的材料并不简单，其N原⼦与C原⼦之前有π电⼦云的重叠，形成⼀个⼤的⼆维平⾯π共轭结构（虽然N的杂化是三⾓锥型的，但其与C的共轭使其处于同⼀平⾯，具有⼀定的张⼒），层与层之间通过C、N极性的相互吸引⽽具有较强的稳定性（不像⽯墨烯全是C、C相互作⽤）。
这种⼤π电⼦云相互作⽤使其成为⼀种带隙较窄的半导体，是⼀种很好的光吸收剂。
当光照射到其上，电⼦会从基态激发到激发态，产⽣空⽳和光⽣电⼦。
在助催化剂作⽤下，空⽳可以起氧化作⽤，光⽣电⼦可以起还原作⽤，从⽽可以应⽤到如CO2还原、光催化分解⽔等领域。
当前C3N4薄膜⽅⾯的⽂献还⽐较少，⽬前⾼性能材料如III-V族半导体可实现⾼效太阳能到化学能的转换，但稳定性和⾼成本是存在的问题。
可持续性材料有的吸光性差，如TiO2，有的传导性差，如Fe2O3. 对于光阳极来讲，⽬前BiVO4因其相对较强的太阳光吸收和较好的载流⼦传到成为其中的佼佼者。
氮化碳光催化应用
氮化碳光催化应用
氮化碳光催化是一项新兴的技术，它可以将太阳能转化成可再生能源。
有了氮化碳光催化技术，利用太阳能可以帮助减轻现今全球正面临的环境污染问题。
氮化碳光催化的基本原理是将太阳光的激发能转化成化学装置的电子激发能。
氮化碳作为一种新型的非金属光催化剂，具有一系列的优点，如优异的光催化性能、低成本、良好的可塑性以及可调控的电化学性能。
在太阳光的照射下，氮化碳的电子会升级，从而产生高能的物质，使氮结合成各种有机化合物，从而转化太阳能为化学能，可以产生持久而稳定的能源。
另外，氮化碳光催化还可以用于水污染的处理，其原理是将太阳光能转换为电子能，从而活化水中的污染物，有效地去除水中的有毒有机物质。
该过程不产生二次污染，能够有效地降低水中有毒物质的浓度，对环境污染的清除有着十分显著的作用。
总的来说，氮化碳光催化是一种技术先进而有效的太阳能转化能源技术，它不仅可以有效地转化太阳能为可再生能源，而且还能有效地清除水污染，从而有助于改善环境污染状况。
非贵金属光催化产氢的原理
非贵金属光催化产氢的原理非贵金属光催化产氢是指利用非贵金属材料作为催化剂，在光照条件下将水分解为氢气和氧气的反应过程。
与传统的贵金属催化剂相比，非贵金属催化剂具有成本低、资源丰富等优点，因此成为可持续能源领域的研究热点之一。
这篇文章将从非贵金属光催化的基本原理、非贵金属光催化产氢机理、常用的非贵金属催化剂以及他们的优缺点等方面进行详细的阐述。
非贵金属光催化产氢的基本原理是利用太阳光的能量激发非贵金属催化剂上的电子，使其跃迁到导带上，形成电子-空穴对。
随后，这些电子-空穴对会参与到水的光解反应中，其中电子参与还原反应，产生氢气，而空穴参与氧气的生成。
具体而言，当光照到达非贵金属催化剂表面时，光子会被吸收并激发电子到导带上，形成导电性电子。
这些导电性电子在催化剂表面游走，直到发生反应或再次复合。
同时，空穴被留在价带上。
然后，水分子中的电子被导电带上的电子接受，产生氢气。
另一方面，空穴在价带上游走，与水分子中的氢离子结合，生成氧气。
非贵金属光催化产氢的机理可以分为两种类型：直接所需的能量高于光子能量和间接所需的能量低于光子能量。
第一种机理中，非贵金属光催化剂上的电子-空穴对的能量大于水分解的所需能量。
因此，在光照下，非贵金属催化剂表面的电子会直接跃迁到水分子上，进行还原反应形成氢气。
同时，空穴会在催化剂表面游走，并与水分子中的氢离子结合生成氧气。
第二种机理中，非贵金属光催化剂上的电子-空穴对的能量低于水分解的所需能量。
因此，光照会形成电子-空穴对，但这些电子-空穴对无法直接参与水分解反应。
相反，这些电子-空穴对会激发非贵金属光催化剂上的吸附质分子，使其进一步还原水分子生成氢气。
而导致的空穴会引发其他催化剂表面的吸附剂分子的氧化反应，生成氧气。
这种机理下的非贵金属光催化剂也常被称为光电极。
常用的非贵金属光催化剂主要包括二氧化钛（TiO2）、铋酸铋（BiVO4）、铁酸铁（Fe2O3）等。
其中，二氧化钛是研究最早、应用最广泛的非贵金属光催化剂之一。
非金属光催化剂
非金属光催化剂非金属光催化剂是一种能够利用光能进行化学反应的材料，具有广泛的应用前景。
相比于传统的金属光催化剂，非金属光催化剂具有更高的光催化活性、更低的成本和更好的环境友好性。
本文将从非金属光催化剂的定义、优势、应用领域以及未来发展方向等方面进行介绍。
我们来了解一下非金属光催化剂的定义。
非金属光催化剂是指由非金属元素或化合物制备而成的材料，能够吸收可见光或紫外光，并利用光能促进化学反应的进行。
相对于金属光催化剂，非金属光催化剂具有更高的光催化活性和更低的成本，因此在环境净化、能源转化、有机合成等领域具有广泛的应用前景。
非金属光催化剂具有许多优势。
首先，非金属光催化剂具有更高的光催化活性。
由于金属光催化剂受到了费米能级匹配的限制，其光催化活性有限。
而非金属光催化剂可以通过调整材料的能带结构和能级分布来提高光催化活性，从而提高反应效率。
非金属光催化剂在许多领域具有广泛的应用。
首先，非金属光催化剂在环境净化方面具有重要作用。
通过利用非金属光催化剂对有机污染物和重金属离子进行光催化降解，可以有效地净化水和空气中的污染物，实现环境净化。
其次，非金属光催化剂在能源转化方面具有潜在应用。
通过利用非金属光催化剂吸收太阳能进行光催化水分解，可以产生氢气作为清洁能源。
此外，非金属光催化剂还可以应用于有机合成领域，实现高效、环境友好的有机合成反应。
未来，非金属光催化剂的发展方向主要包括以下几个方面。
首先，研究人员可以进一步优化非金属光催化剂的光催化活性。
通过设计新型的非金属光催化剂结构，调控材料的能带结构和能级分布，提高光催化活性，实现更高效的化学反应。
其次，研究人员可以进一步降低非金属光催化剂的成本。
通过开发新的制备方法和利用廉价的原料，降低非金属光催化剂的制备成本，推动其在实际应用中的广泛应用。
此外，研究人员还可以进一步提高非金属光催化剂的稳定性和循环利用率，以满足实际应用的需求。
非金属光催化剂是一种具有广泛应用前景的材料。
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非金属光催化剂
1 什么是非金属光催化剂
非金属光催化剂是指不含任何金属元素，其主要成分为非金属氧
化物材料的光催化剂，其具有高效、环保、低成本等优点，成为了一
个光催化研究的热点。
2 非金属光催化剂的种类
目前，非金属光催化剂主要包括氧化钛、氧化铟、氧化锌、氧化
铟锌、氮化物等。
3 氧化钛光催化剂
氧化钛是最常用的非金属光催化剂之一。
它具有优异的光电化学
性质和可控制的晶体结构，适合用于水和空气的净化等领域。
与传统
的金属光催化剂相比，氧化钛具有成本低廉、生产简便、光上效率高
等优点。
近年来，氧化钛光催化材料的合成方法和性能研究取得了很
大进展。
离子掺杂法、溶胶凝胶法、静电纺丝法等新工艺的诞生，大
大提高了氧化钛的表面积、特性、稳定性以及吸附活性等性能。
4 氮化物光催化剂
氮化物光催化剂是近年来新兴的研究领域之一。
根据前期的研究，氮化物光催化剂材料具有很好的光电化学性质，比如高光催化能力、
高生物相容性、可见光响应性等。
相关研究结果表明，氮化物光催化
剂材料可用于水净化、空气净化、光反应催化等领域，并且应用前景广阔。
5 光催化技术的优势与应用
非金属光催化剂作为一种新型的环境保护技术，具有能源利用率高、可重复性、经济性等明显的优势，在环境预防和生物医学等领域被广泛应用。
例如，通过催化剂对水和空气进行净化处理，能够有效去除有害物质，达到减少污染、提高环保水平的目的。
同时，在电动汽车、太阳能和光伏技术等领域也有广泛应用前景。
6 总结
非金属光催化剂是现代光催化研究的重要方向之一，同时也是环保、节能、高效的新型材料。
氧化钛和氮化物等光催化剂具有较为显著的性能优势和应用前景，在环境治理、新材料制备和能源利用等领域有广泛应用前景。
未来，非金属光催化剂的发展将迎来新的机遇和挑战，需要不断开展研究以探索其更多的应用场景。