氨氛围热处理g-C 3 N 4 控制N空位浓度提高光催化制氢性能

发布时间：2021-10-27 03:47

　　热处理氧化石墨相氮化碳（g-C₃N₄）材料产生氮缺陷、提升其光催化制氢性能的研究备受关注,但其N空位浓度高且不可控、一定程度破坏g-C₃N₄晶体结构,降低g-C₃N₄的结晶度,导致光生电子-空穴对复合率高,致使其光催化制氢效率较低。基于上述问题,本研究以二氰二胺为前驱体制备了g-C₃N₄,与不同含量的尿素混合,在空气中加热快速热处理,通过X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等测试手段,对其物相组成、微观形貌、光学吸收等进行了表征,在可见光条件下对样品进行了光催化制氢性能测试,研究了尿素的加入对热处理后g-C₃N₄材料的N空位浓度、结晶度及光催化制氢性能的影响。研究表明,尿素的加入降低了N空位的浓度,且提升了其结晶度。在优化的尿素添加量下,g-C₃N₄的可见光光催化制氢速率为6.5μmol·h-1,是没有添加尿素处... 

【文章来源】：物理化学学报. 2020,36(07)北大核心SCICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

bulk-C3N4和bulkx-650-10的X射线光电子能谱

Bulk-C3N4和bulkx-650-10的(a)FT-IR光谱,(b)UV-Vis吸收光谱，插图为tauc公式推导带隙图

图1给出了bulk-C3N4在650°C热处理10 min后样品的XRD图谱。所有样品的XRD峰均相同，表明快速加热处理过程没有破坏g-C3N4材料的晶体结构。衍射峰2θ=13°左右的峰对应g-C3N4的(100)晶面，该衍射峰反应了g-C3N4材料层内七嗪环结构的周期性排列；2θ=27°左右的衍射峰对应gC3N4材料的(002)晶面，反应了g-C3N4层间周期性堆垛。值得注意的是，热处理bulk-C3N4降低了衍射峰的强度，显示结晶度的降低；尿素的加入，使bulk-C 3N4热处理后的衍射峰强度提升，且随尿素加入量的逐渐增加，衍射峰强度逐渐增强(图1)。XRD分析结果表明，尿素的加入，不仅没有改变gC3N4材料的晶体结构，而且显著提升了其结晶度。结晶度的提升，可能是由于尿素分解产生NH3，抑制了g-C3N4中N空位的生成，从而保持了g-C3N4材料键联。结晶度的提升，降低了g-C3N4材料中的缺陷浓度，有利于光生载流子的输运，从而有利于提升g-C3N4材料的光催化性能。3.1.2 SEM和TEM观察

【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨相氮化碳的化学合成及应用[J]. 张金水,王博,王心晨.  物理化学学报. 2013(09)



本文编号：3460808