4及其复合材料的制备及光降解性能的研究 南京廖华

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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。【关键词】：G-C_3N_4金属氧化物光催化甲基橙(MO)

??【学位授予单位】：山西大学

??【学位级别】：硕士

??【学位授予年份】：2013

??【分类号】：O643.36

??【目录】：中文摘要10-12ABSTRACT12-14第一章文献综述14-361.1g-C_3N_4概述14-171.1.1g-C_3N_4的发展14-161.1.2g-C_3N_4的基本性质16-171.2g-C_3N_4及掺杂物的形成及应用17-281.2.1g-C_3N_4及掺杂物的形成17-251.2.1.1g-C_3N_4的形成17-191.2.1.2介孔g-C_3N_4的形成19-231.2.1.3g-C_3N_4掺杂物的形成23-251.2.2g-C_3N_4及其掺杂物的应用25-281.3选题的研究意义和内容28-29参考文献29-36第二章实验材料、设备及测试方法36-382.1实验试剂362.2实验仪器与设备362.3表征方法36-38第三

章g-C_3N_4/NiO的制备及可见光降解性能的研究38-463.1催化剂的制备38-393.1.1g-C_3N_4的制备38-393.1.2g-C_3N_4/NiO的制备393.2光催化实验39-403.3结果与讨论40-433.3.1不同焙烧温度制备的催化剂g-C_3N_4的降解性能40-413.3.1.1样品的XRD分析40-413.3.1.2光降解性能的比较413.3.2g-C_3N_4/NiO复合比对催化剂活性的影响41-433.3.2.1样品的XRD分析41-423.3.2.2样品的FT-IR分析42-433.3.2.3光降解性能的比较433.4结论43参考文献43-46第四章g-C_3N_4/ZnO的制备及可见光降解性能的研究46-544.1催化剂的制备46-474.1.1g-C_3N_4的制备46-474.1.2g-C_3N_4/ZnO的制备474.2光催化实验474.3结果与讨论47-524.3.1制备方法对催化剂性能的影响47-504.3.1.1样品的BET分析47-484.3.1.2样品的XRD分析484.3.1.3样品的FT-IR分析48-494.3.1.4样品的SEM分析49-504.3.1.5光降解性能的比较504.3.2尿素/ZnO以不同比例制备的催化剂的降解性能50-524.3.2.1样品的PL分析50-514.3.2.2光降解性能的比较51-524.4结论52参考文献52-54第五章g-C_3N_4/La_2O_3复合材料的制备及其光催化性能的研究54-625.1催化剂的制备54-565.1.1g-C_3N_4的制备54-565.1.2g-C_3N_4/La_2O_3的制备565.2光催化实验565.3结果与讨论56-595.3.1催化剂的表征56-585.3.1.1样品的XRD分析56-575.3.1.2样品的FT-IR分析57-585.3.2光降解性能的比较58-595.3.2.1不同制备方法对催化剂降解性能的影响58-595.3.2.2g-C_3N_4/La_2O_3复合比对光降解性能的影响595.4结论59-60参考文献60-62第六章总结与展望62-646.1总

结和创新点626.2展望62-64致谢64-66个人简况66硕士期间发表论文情况66-70 本论文购买请联系页眉网站。

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