石墨相氮化碳的改性与应用

发布时间：2017-06-25 07:02

  本文关键词：石墨相氮化碳的改性与应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的光吸收区域与可见光部分重叠、化学性质稳定、无毒、原材料丰富、制备方法简单,这些优点使其备受青睐。本文立足前人的研究,得到了三种改性后的g-C_3N_4,采用BET、固体紫外可见漫反射光谱(DRS)、Raman光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等对所制备材料的结构以及性能进行了表征。论文的主要研究内容与实验结果如下:1.通过高速剪切法成功制备了单层g-C_3N_4纳米片,纳米片直径在50~130nm范围内,厚度大约0.7 nm。单层g-C_3N_4纳米片降解Rh B的速率常数是块状g-C_3N_4的4.2倍。高速剪切法制备单层g-C_3N_4纳米片有产率高、水中分散性较好等优点,实验发现部分剥离的g-C_3N_4在工业上有更好的应用前景。2.在不同金属氯化物中合成了不同性能的g-C_3N_4,实验结果表明g-C_3N_4的结晶性、带隙、溶解性、光催化性能都有一定程度的改变。在KCl中600℃煅烧得到的g-C_3N_4结晶性最好,Li Cl中合成的g-C_3N_4带隙最小,Ca Cl2中合成的g-C_3N_4溶解性能最佳。当煅烧温度为500℃时CaCl2中生成的g-C_3N_4光催化性能最佳,当煅烧温度为600℃时KCl中生成的g-C_3N_4光催化性能最好。G-500Ca,G-600K两种样品其光催化降解Rh B的速率常数分别为0.01789和0.0274,而相同质量在500℃和600℃下直接合成的g-C_3N_4分解速率常数分别为0.01039和0.01768。3.利用水热法制备了g-C_3N_4量子点,将该量子点与1mol/L葡萄糖溶液混合,在180℃水热10h得到了碳凝胶,经炭化以及活化后得到了直径大约9μm的活性炭球。实验结果表明,添加g-C_3N_4量子点后活性炭球的产率、石墨化程度、比表面积等都有一定程度的提高,与此同时g-C_3N_4量子点作为一种掺氮试剂,大幅度提高了材料的含氮量。通过循环伏安法、交流阻抗、恒流充放电等电化学表征方法,发现AC~(-1)的阻抗性能极为优异,当电流密度为2Ag~(-1)时质量比电容为281Fg~(-1),在10Ag~(-1)是电容保留率为91.6%。
【关键词】：石墨相氮化碳 高速剪切 超级电容器 光催化剂 罗丹明B
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 氮化碳(C_3N_4)的简介10-12
• 1.2.1 C_3N_4的历史10-11
• 1.2.2 C_3N_4材料的结构11-12
• 1.3 g-C_3N_4的制备方法12-14
• 1.3.1 高温聚合法12-13
• 1.3.2 高温高压法13
• 1.3.3 溶剂热法13-14
• 1.3.4 沉积法14
• 1.4 g-C_3N_4的应用14-18
• 1.4.1 催化领域14-16
• 1.4.2 环境检测16-17
• 1.4.3 医学领域的应用17
• 1.4.4 能源领域17-18
• 1.5 g-C_3N_4的改性18-21
• 1.5.1 微观结构调整18-20
• 1.5.2 g-C_3N_4表面负载金属20
• 1.5.3 无机元素掺杂20-21
• 1.5.4 负载金属氧化物21
• 1.6 选题根据、研究方向以及创新点21-24
• 1.6.1 选题根据21-22
• 1.6.2 研究方向22
• 1.6.3 创新点22-24
• 第2章 实验部分24-33
• 2.1 主要试剂及仪器设备24-25
• 2.1.1 主要试剂及原料24-25
• 2.1.2 实验仪器设备25
• 2.2 材料的结构表征以及形貌分析方法25-27
• 2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)25-26
• 2.2.2 原子力显微镜(AFM)26
• 2.2.3 透射电子显微镜(TEM)26
• 2.2.4 X射线衍射分析(XRD)26
• 2.2.5 X射线光电子能谱仪(XPS)26-27
• 2.2.6 拉曼光谱(Raman)27
• 2.2.7 固体紫外可见漫反射光谱(DRS)27
• 2.3 光催化性能的测试和超级电容器电化学性能测试27-32
• 2.3.1 光催化性能的测试27-29
• 2.3.2 超级电容器电极片的制备29
• 2.3.3 超级电容器电化学性能测试29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 高速剪切法快速剥离g-C_3N_4及其光催化性能33-42
• 3.1 引言33
• 3.2 实验部分33-34
• 3.2.1 实验室制备g-C_3N_4粉末33
• 3.2.2 单层g-C_3N_4纳米片快速剥离33-34
• 3.3 实验参数的优化34-35
• 3.3.1 实验数据34-35
• 3.3.2 实验数据分析与结果35
• 3.4 单层g-C_3N_4纳米片快速剥离35-39
• 3.4.1 微观形貌分析35-36
• 3.4.2 晶体结构以及光吸收性能分析36-38
• 3.4.3 光催化性能研究38-39
• 3.5 多层g-C_3N_4纳米片快速剥离39-41
• 3.5.1 实验步骤39
• 3.5.2 光催化性能分析39-40
• 3.5.3 剪切后的悬浮液稳定性研究40-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第4章 金属氯化物辅助制备g-C_3N_4及其光催化性能42-50
• 4.1 引言42
• 4.2 实验部分42-43
• 4.2.1 材料的合成42-43
• 4.2.2 光催化性能检验43
• 4.3 材料的表征43-48
• 4.3.1 微观形貌分析43-44
• 4.3.2 XRD分析结果44-46
• 4.3.3 光学性能分析46-47
• 4.3.4 光催化性能分析47-48
• 4.4 本章小结48-50
• 第5章 g-C_3N_4改性葡萄糖基活性炭材料及其超级电容器性能50-62
• 5.1 引言50
• 5.2 实验部分50-51
• 5.2.1 g-C_3N_4量子点的制备50-51
• 5.2.2 含氮多孔活性炭的制备51
• 5.3 结果与讨论51-61
• 5.3.1 产率的分析51-52
• 5.3.2 微观形貌分析52-53
• 5.3.3 样品的XRD分析53-54
• 5.3.4 Raman测试分析54-55
• 5.3.5 X射线光电子能谱分析55-56
• 5.3.6 BET分析56-58
• 5.3.7 样品的电化学性能分析58-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第6章 总结与展望62-64
• 6.1 总结62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-74
• 致谢74-75
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果75

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