石墨烯插层的介孔石墨相氮化碳（mpg-C 3 N 4 /rGO）光催化剂的制备和性能研究
发布时间：2022-01-22 09:36
光催化技术是一种高效、绿色、节能的能源获取方式和环境污染治理手段,在目前能源短缺和环境污染严重的现状下具有非常广阔的发展前景。本次研究以石墨相氮化碳（g-C3N4）为研究对象,针对g-C3N4存在的比表面积小,光生电子-空穴对复合严重缺点,采用形貌调控和石墨烯复合的方法制备出了mpg-C3N4/rGO。采用XRD、FT-IR、TEM、BET、TGA、UV-vis等表征手段对催化剂进行分析,并以甲基橙为模拟污染物对催化剂的光催化活性进行了测定。具体研究内容和成果如下:首先采用硬模板法以单氰胺水溶液为前驱体,胶态Si O2为模板,采用热聚合法制备出了介孔石墨相氮化碳（mpg-C3N4）。并且在制备过程中通过改变前驱体和模板剂的混合比例、煅烧温度和保温时间筛选出了mpg-C3N4的最佳制备工艺条件。BET测试结果显示,相比于直接煅烧前驱体制备的g-C3N...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化反应机理Fig.1-1Photocatalysismechanism
g-C3N4具有类似于石墨的层状结构非金属半导体，但层间距比石墨略小。 g-C3N4中的 C 和 N 以 sp2 杂化通过σ键形成类似于苯环结构六边形，并且-C3N4中的 C 和 N 都存在于 Pz轨道孤对电子相互作用形成与苯环类似的大π，构成高度离域的共轭体系。如图 2 所示，g-C3N4有两种可能存在的结构，种是以三嗪环（C3N3）为结构单元，一种是以 3-s-三嗪环（C6N7）为结构单元。实际反应中，g-C3N4的结构与前驱体的选择和制备方法的不同有密切关系。
本章采用瑞士梅特勒 TGA1 型热重分析仪测试半导体在空气氛围下的热重曲线，考察半导体样品的热稳定性。光催化活性的测定在反应器中（直径 8cm，高 4cm 的石英柱状仪器，下同）加入 50 mL 浓度为 10 mg/L 的甲基橙（methyl orange，以下简称 MO）溶液和 25 mg 催化剂，暗处理后将反应器置于 350 W 氙灯下，将另一个相同的反应器加入 1 mol/L 的NaNO2溶液置于上方（滤掉紫外光）。每隔半小时取一次样，取上清液用分光光度计测量溶液在 465.2 nm 处的吸光度。MO 标准曲线的测定：分别配制浓度为 1、2、4、6、8、10mg/L 的 MO 溶液，用分光光度法测定其吸光度。得出MO 浓度-吸光度标准曲线如图 2-1 所示。根据曲线所示，MO 浓度和吸光度的关系式为：C=13.856A+0.0281 式 2-1.2.5
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种石墨相氮化碳/二氧化钛复合材料催化剂的制备方法[J]. 无机盐工业. 2017(01)
[2]石墨相氮化碳负载钒作为多相催化剂用于苯直接氧化制苯酚（英文）[J]. 王成,胡丽雅,王美银,任远航,岳斌,贺鹤勇. 催化学报. 2016(11)
[3]介孔石墨相氮化碳制备及其催化应用研究进展[J]. 王艳环,郭强,姜涛,陈延辉,李健,闫冰. 人工晶体学报. 2016(11)
[4]纳米光催化技术在大气污染治理中的应用[J]. 曹军骥,黄宇. 科技导报. 2016(17)
[5]介孔氮化碳负载氧化钒催化苯甲醇选择氧化反应[J]. 尚介坤,王悦,蒋权,许杰,李永昕. 常州大学学报(自然科学版). 2016(04)
[6]g-C3N4/石墨烯复合材料的制备及光催化活性的研究[J]. 尹竞,廖高祖,朱冬韵,卢平,李来胜. 中国环境科学. 2016(03)
[7]石墨相氮化碳杂化提高钼酸铋光催化材料降解活性[J]. 周锋,詹溯. 稀有金属材料与工程. 2015(S1)
[8]Fe-P共掺杂石墨相氮化碳催化剂可见光下催化性能研究[J]. 马琳,康晓雪,胡绍争,王菲. 分子催化. 2015(04)
[9]g-C3N4/rGO杂化催化剂的简易合成及其对罗丹明B的光催化降解作用（英文）[J]. 原博,魏江霞,胡天娇,姚海波,蒋振华,方志薇,楚增勇. 催化学报. 2015(07)
[10]基于能带结构理论的半导体光催化材料改性策略[J]. 王丹军,张洁,郭莉,申会东,付峰,薛岗林,方轶凡. 无机材料学报. 2015(07)
硕士论文
[1]石墨相氮化碳的表面非共价修饰与聚集度调控研究[D]. 李鑫.内蒙古民族大学 2015
本文编号：3601957
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化反应机理Fig.1-1Photocatalysismechanism
g-C3N4具有类似于石墨的层状结构非金属半导体，但层间距比石墨略小。 g-C3N4中的 C 和 N 以 sp2 杂化通过σ键形成类似于苯环结构六边形，并且-C3N4中的 C 和 N 都存在于 Pz轨道孤对电子相互作用形成与苯环类似的大π，构成高度离域的共轭体系。如图 2 所示，g-C3N4有两种可能存在的结构，种是以三嗪环（C3N3）为结构单元，一种是以 3-s-三嗪环（C6N7）为结构单元。实际反应中，g-C3N4的结构与前驱体的选择和制备方法的不同有密切关系。
本章采用瑞士梅特勒 TGA1 型热重分析仪测试半导体在空气氛围下的热重曲线，考察半导体样品的热稳定性。光催化活性的测定在反应器中（直径 8cm，高 4cm 的石英柱状仪器，下同）加入 50 mL 浓度为 10 mg/L 的甲基橙（methyl orange，以下简称 MO）溶液和 25 mg 催化剂，暗处理后将反应器置于 350 W 氙灯下，将另一个相同的反应器加入 1 mol/L 的NaNO2溶液置于上方（滤掉紫外光）。每隔半小时取一次样，取上清液用分光光度计测量溶液在 465.2 nm 处的吸光度。MO 标准曲线的测定：分别配制浓度为 1、2、4、6、8、10mg/L 的 MO 溶液，用分光光度法测定其吸光度。得出MO 浓度-吸光度标准曲线如图 2-1 所示。根据曲线所示，MO 浓度和吸光度的关系式为：C=13.856A+0.0281 式 2-1.2.5
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种石墨相氮化碳/二氧化钛复合材料催化剂的制备方法[J]. 无机盐工业. 2017(01)
[2]石墨相氮化碳负载钒作为多相催化剂用于苯直接氧化制苯酚（英文）[J]. 王成,胡丽雅,王美银,任远航,岳斌,贺鹤勇. 催化学报. 2016(11)
[3]介孔石墨相氮化碳制备及其催化应用研究进展[J]. 王艳环,郭强,姜涛,陈延辉,李健,闫冰. 人工晶体学报. 2016(11)
[4]纳米光催化技术在大气污染治理中的应用[J]. 曹军骥,黄宇. 科技导报. 2016(17)
[5]介孔氮化碳负载氧化钒催化苯甲醇选择氧化反应[J]. 尚介坤,王悦,蒋权,许杰,李永昕. 常州大学学报(自然科学版). 2016(04)
[6]g-C3N4/石墨烯复合材料的制备及光催化活性的研究[J]. 尹竞,廖高祖,朱冬韵,卢平,李来胜. 中国环境科学. 2016(03)
[7]石墨相氮化碳杂化提高钼酸铋光催化材料降解活性[J]. 周锋,詹溯. 稀有金属材料与工程. 2015(S1)
[8]Fe-P共掺杂石墨相氮化碳催化剂可见光下催化性能研究[J]. 马琳,康晓雪,胡绍争,王菲. 分子催化. 2015(04)
[9]g-C3N4/rGO杂化催化剂的简易合成及其对罗丹明B的光催化降解作用（英文）[J]. 原博,魏江霞,胡天娇,姚海波,蒋振华,方志薇,楚增勇. 催化学报. 2015(07)
[10]基于能带结构理论的半导体光催化材料改性策略[J]. 王丹军,张洁,郭莉,申会东,付峰,薛岗林,方轶凡. 无机材料学报. 2015(07)
硕士论文
[1]石墨相氮化碳的表面非共价修饰与聚集度调控研究[D]. 李鑫.内蒙古民族大学 2015
本文编号：3601957
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3601957.html
