石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑的制備及光催化性能的研究.pdf

1、以半導(dǎo)體材料為催化劑，利用太陽能技術(shù)，可以直接光催化分解水和降解污染物，在很多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是由于紫外光響應(yīng)的寬帶隙半導(dǎo)體無法有效的利用太陽能，近年來科研工作者的重心逐漸偏向于可見光響應(yīng)的半導(dǎo)體材料。石墨相氮化碳（g-C3N4）具有可以吸收可見光太陽能、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、有合適的帶邊電位等優(yōu)點(diǎn)，因此受到科研工作者越來越廣泛的關(guān)注。但是和眾多的單一半導(dǎo)體材料的缺陷一樣，g-C3N4的光生電子-空穴對(duì)具有較高的復(fù)合率，導(dǎo)致其

2、光催化活性降低。另一方面，g-C3N4低的比表面積導(dǎo)致的低吸附性能也限制著其的光催化應(yīng)用。
　　為了克服這些缺點(diǎn)，增強(qiáng)催化劑對(duì)光的吸收范圍和抑制光生載流子的復(fù)合率，與其他半導(dǎo)體材料復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)是一個(gè)有效的方法。本文采用一種基于三聚氰胺自身縮聚的熱解法合成了g-C3N4粉末。采用不同的Bi系材料和WO3作為助催化劑得到g-C3N4/BiOX、g-C3N4/WO3復(fù)合催化劑，通過XRD、SEM、TEM、FT-IR、DRS、PL等表征

3、方法研究樣品的結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)，在可見光下降解RhB及其它染料來評(píng)價(jià)催化劑的光催化活性，同時(shí)考察了g-C3N4的加入量對(duì)催化劑光降解效率的影響，以確定最佳工藝參數(shù)。
　　論文的主要研究內(nèi)容及主要成果如下：
　?。?）采用水解法制備g-C3N4/BiOX(X=Cl，Br,I)復(fù)合催化劑，g-C3N4能有效的提高BiOCl的活性，復(fù)合催化劑的降解速率為BiOCl的1.3倍。但是對(duì)于窄帶隙BiOBr和BiOI，復(fù)合催化劑的光催化活性

4、沒有明顯的增強(qiáng)。
　?。?）研究g-C3N4不同加入量下的g-C3N4/BiOCl復(fù)合催化劑的光催化降解動(dòng)力學(xué)。g-C3N4的占比為20wt％時(shí)，樣品的光催化活性最高，在20min內(nèi)的降解率就達(dá)到了90%，降解速率提高了1倍多。染料的LUMO軌道能級(jí)也對(duì)降解速率有影響，LUMO能量越高，降解速率越快。
　　（3）采用水解法制備g-C3N4/BiOClxBr1-x復(fù)合催化劑，Cl原子的摻雜量會(huì)影響B(tài)iOClxBr1-x的禁帶寬

5、度，x值低于0.8時(shí)，固溶體的帶隙值較寬，復(fù)合催化劑與固溶體降解速率增強(qiáng)系數(shù)更大，g-C3N4可以有效的提高固溶體的光催化活性。當(dāng)Cl原子摻雜量為0.8時(shí)，BiOCl0.8Br0.2的帶隙值較小，但是在g-C3N4加入量為20wt%時(shí)形成的g-C3N4/BiOCl0.8Br0.2(w=0.2)復(fù)合催化劑有最高的光催化活性，反應(yīng)速率為1.322μmol min-1 g-1。
　　（4）利用H2WO4/g-C3N4混合粉末為前驅(qū)體直接