TiO 2 /多孔g-C 3 N 4 纳米复合材料制备及性能研究
发布时间：2021-11-18 13:33
以硫酸钛为钛源,采用水热法成功制备了TiO2纳米颗粒均匀负载于多孔g-C3N4表面的复合光催化材料。利用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）,紫外-可见漫反射（DRS）和荧光光谱（PL）等手段对样品进行表征,并以甲基橙为目标分解物考察了样品的可见光催化活性。结果表明:质子化作用是形成多孔结构的主要原因,且多孔性与Ti（SO4）2浓度高度相关。多孔结构的产生显著提高了复合材料对甲基橙的吸附能力。另一方面,TiO2在g-C3N4表面原位形核生长,形成纳米结,光生电子-空穴对可通过纳米结有效分离,从而提高复合材料量子效率,增强光催化活性。不过,负载TiO2后,复合材料的可见光响应特性有所降低。综合来看,当TiO2与g-C3N4摩尔比为1/3时,所得复合材料光催化活性最强,降解甲基橙的一级反应速率常数为单一g-C3N4的11.1倍。
【文章来源】：稀有金属材料与工程. 2016,45(S1)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
CN-H及TiO2/g-C3N4复合材料SEM照片
过这种结构有效分离，进而提高光催化性能。图4a为CN-H，CT-8，CT-3和CT-1样品的UV-vis漫反射光谱。所有样品均在可见光区域（451nm以下）表现出良好的吸收特性。在380~451nm光谱范围内形成的陡峭曲线与半导体的带隙跃迁有关。当表面负载TiO2纳米颗粒时，复合样品可见光响应随负载量增加逐步减弱，这与g-C3N4与TiO2两者的吸光特性有关。图4b为上述样品的PL光谱，激发波长为325nm。对比发现，各样品的荧光曲线形状类似，发射峰均在450nm左右，与文献值相近[20]。当TiO2与g-C3N4形成纳图3CT-3样品TEM和HRTEM照片Fig.3TEM(a)andHRTEM(b)imagesofCT-3sample米结后，复合材料荧光强度显著减弱，这是因为纳米结能使光生电子空穴对有效分离[21]。以甲基橙为目标分解物，研究了多孔TiO2/g-C3N4复合材料的可见光催化性能。图5a为不同样品作用下甲基橙浓度-时间关系曲线，图5b为相应的一级反应速率常数k，拟合公式为ln(C0/C)=kt，其中C0和C为时间为0和t的MO浓度。可以看到，在可见光下，2μm500nmabcdefab50nm5nmd=0.352nmTiO2(101)
撸ㄍ?c）可知，当TiO2/g-C3N4摩尔比为1/3时，复合材料拥有网络状多孔结构，对MO吸附能力最强；另一方面，由紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱分析可知，当TiO2/g-C3N4摩尔比增加时，复合材料的可见光响应特性逐渐减弱，而量子效率逐渐最强。综合来看，当TiO2与g-C3N4摩尔比为1/3时，复合样品（CT-3）光催化效率最佳。此时，尽管CT-3样品的可见光响应特性较CN-H有所降低，但其量子效率大为提高，可见光照射下，多孔g-C3N4产生的电子空穴对能通过g-C3N4与TiO2间的纳图6可见光下TiO2/g-C3N4复合材料光生电子空穴对分离过程Fig.6Illustrationofelectron-holeseparationprocessintheTiO2/g-C3N4nanocompositeundervisible-lightirradiation米结有效分离（图6）；此外，g-C3N4多孔网络状结构还可大幅提高样品对MO的吸附能力，使得CT-3样品可见光降解MO能力显著提高。3结论1)以Ti(SO4)2为钛源，采用水热法在g-C3N4表面300400500600CT-HCT-8CT-1Absorbnaec/a.u.Wavelength/nmCT-3a400450500550600650700CT-3CT-8CN-HCT-1Intenstyia/.u.Wavelength/nmb0.00.51.01.52.02.53.00.50.60.70.80.91.0C/C0Time/hBlankCNCN-HCT-8CT-4CT-2CT-3CT-1a0.000.050.100.150.200.25kh/1-CNCN-HCT-8CT-4CT-3CT-2CT-10.01950.02140.1250.1450.2340.1170.0971bSample3004005006007000.00.20.40.60.8CT-8CT-1CN-HBlankAbsorpiotnWavelength/nmCT-3c–10123otePtn
本文编号：3502990
【文章来源】：稀有金属材料与工程. 2016,45(S1)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
CN-H及TiO2/g-C3N4复合材料SEM照片
过这种结构有效分离，进而提高光催化性能。图4a为CN-H，CT-8，CT-3和CT-1样品的UV-vis漫反射光谱。所有样品均在可见光区域（451nm以下）表现出良好的吸收特性。在380~451nm光谱范围内形成的陡峭曲线与半导体的带隙跃迁有关。当表面负载TiO2纳米颗粒时，复合样品可见光响应随负载量增加逐步减弱，这与g-C3N4与TiO2两者的吸光特性有关。图4b为上述样品的PL光谱，激发波长为325nm。对比发现，各样品的荧光曲线形状类似，发射峰均在450nm左右，与文献值相近[20]。当TiO2与g-C3N4形成纳图3CT-3样品TEM和HRTEM照片Fig.3TEM(a)andHRTEM(b)imagesofCT-3sample米结后，复合材料荧光强度显著减弱，这是因为纳米结能使光生电子空穴对有效分离[21]。以甲基橙为目标分解物，研究了多孔TiO2/g-C3N4复合材料的可见光催化性能。图5a为不同样品作用下甲基橙浓度-时间关系曲线，图5b为相应的一级反应速率常数k，拟合公式为ln(C0/C)=kt，其中C0和C为时间为0和t的MO浓度。可以看到，在可见光下，2μm500nmabcdefab50nm5nmd=0.352nmTiO2(101)
撸ㄍ?c）可知，当TiO2/g-C3N4摩尔比为1/3时，复合材料拥有网络状多孔结构，对MO吸附能力最强；另一方面，由紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱分析可知，当TiO2/g-C3N4摩尔比增加时，复合材料的可见光响应特性逐渐减弱，而量子效率逐渐最强。综合来看，当TiO2与g-C3N4摩尔比为1/3时，复合样品（CT-3）光催化效率最佳。此时，尽管CT-3样品的可见光响应特性较CN-H有所降低，但其量子效率大为提高，可见光照射下，多孔g-C3N4产生的电子空穴对能通过g-C3N4与TiO2间的纳图6可见光下TiO2/g-C3N4复合材料光生电子空穴对分离过程Fig.6Illustrationofelectron-holeseparationprocessintheTiO2/g-C3N4nanocompositeundervisible-lightirradiation米结有效分离（图6）；此外，g-C3N4多孔网络状结构还可大幅提高样品对MO的吸附能力，使得CT-3样品可见光降解MO能力显著提高。3结论1)以Ti(SO4)2为钛源，采用水热法在g-C3N4表面300400500600CT-HCT-8CT-1Absorbnaec/a.u.Wavelength/nmCT-3a400450500550600650700CT-3CT-8CN-HCT-1Intenstyia/.u.Wavelength/nmb0.00.51.01.52.02.53.00.50.60.70.80.91.0C/C0Time/hBlankCNCN-HCT-8CT-4CT-2CT-3CT-1a0.000.050.100.150.200.25kh/1-CNCN-HCT-8CT-4CT-3CT-2CT-10.01950.02140.1250.1450.2340.1170.0971bSample3004005006007000.00.20.40.60.8CT-8CT-1CN-HBlankAbsorpiotnWavelength/nmCT-3c–10123otePtn
本文编号：3502990
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