石墨相氮化碳的制备和应用进展

发布时间：2021-07-04 17:58

　　随着时代的发展和科技的进步,各行各业突飞猛进,传统材料的性能已经不能满足社会发展的需求,石墨相氮化碳g-C₃N₄作为一种不含金属组分的可见光光催化剂,具有独特的电子结构、高催化活性、化学与热稳定性好、无毒且制备简易、不含金属等独特的性质,引起了科研人员的广泛关注,在催化、材料等领域有着广阔的应用前景。本文主要综述了g-C₃N₄的基本性质和结构,总结介绍了直接热聚合法、硬模板法、软模板法等g-C₃N₄常用制备方法,并从催化和材料方面对g-C₃N₄的应用进行了总结和展望。 

【文章来源】：皮革与化工. 2020,37(03)

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

g-C3N4化学结构

Sun等人[33]以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体，通过Scober法制备出不规则的二氧化硅微球，再以正十八烷基三甲氧基硅烷（C18TMOS）为前驱体，在二氧化硅微球表面包裹新的二氧化硅层，经过550℃焙烧后得到最终的二氧化硅模板，内芯为致密二氧化硅，表层为介孔二氧化硅的核壳式微球，壳厚度可以通过改变TEOS和C18TMOS的加入量来调节。以氰胺为前驱体，经过浸渍、焙烧并利用氟化氢铵去除二氧化硅模板得到壳厚度为56～85 nm的mpg-C3N4空心微球（图2），其比表面积较体相氮化碳提高了8倍，且其中空的核壳结构可以通过连续反射吸收更多的入射光，以利于提供更多的电荷载体，有效地改善了mpg-C3N4空心微球的光催化性能，光解水产氢效率达到了7.5%。Wang等[34]以球形纤维纳米二氧化硅(KCC-1)为模板剂合成了g-C3N4纳米球，比表面积可达160 m2/g，从电镜表征可知纳米球是由纳米片状g-C3N4构成的(图3)，这种结构有利于电荷转移及电子空穴对分离，从而改善了g-C3N4纳米球的光催化性能。Zheng等[35]以手性二氧化硅(CMS)为模板剂，通过纳米浇筑的方法合成了手性螺旋g-C3N4纳米棒，手性螺旋g-C3N4纳米棒的手性结构促进了半导体电荷的分离及传质效率，有效地提高了g-C3N4的光催化性能。图3 g-C3N4纳米球形貌

图2 空球形介孔氮化碳形貌Zhao等[36]以正硅酸乙酯为前驱体，通过调节p H值对模板剂改性合成了新型交联双峰介孔SBA-15。再以氰胺为前驱体，与新型交联双峰介孔SBA-15经浸渍混合后焙烧并利用HF或NH4HF2去除二氧化硅模板得到类似模板形貌的介孔g-C3N4，其表面布满了无数的孔隙，比表面积为145 m2/g，光降解率提高为体相g-C3N4的15.3倍。Zhang等[37]发现将熔融的氰胺浸润经盐酸酸化后的SBA-15模板，再经超声处理后焙烧品合成了有序介孔g-C3N4，其比表面积高达517 m2/g，几乎与SBA-15模板的比表面积一致，这表明了氰胺完全进入经盐酸酸化后的SBA-15模板的孔道中。


本文编号：3265265