g-C3N4基复合材料的制备及其光催化性能研究.pdfVIP

摘要

石墨相氮化碳(g-CN)作为非金属光催化剂，被广泛应用于光解水产氢、二

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氧化碳还原和降解有机污染物。它自身有着良好的热稳定性和光电化学性能，除

此之外，g-CN的合成方法简单、成本低廉，在能源、催化、储能及传感等方面

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都有着多种应用。然而，g-CN的低比表面积和光生电荷重组极大程度限制了催

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化剂的光催化效率。因此，可以采用构建异质结、掺杂非金属元素、缺陷调控和

改善形貌等多种策略来调整光催化剂的性能。

本论文采用热聚合法制备了具有良好可见光响应的g-CN，通过构建S型

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异质结、缺陷调控和负载碳量子点(CQDs)等方法来合成性能优异的g-CN基复

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合催化剂，通过降解四环素和光解水产氢来评价催化剂的光催化性能。

1.采用物理混合法制备了g-CN/ZrO。物理混合法简单快捷，为快速便捷

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合成性能优异的光催化剂提供保障。为了提高g-CN的可见光催化活性，利用

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物理混合法制备了3种比例的g-CN/ZrO(16:1、32:1、64:1)。控制g-CN/ZrO

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-1-1

的投加量和四环素的初始浓度分别为200mg·L和40mg·L时，g-CN/ZrO

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(32:1)对四环素的降解效果最佳，140min时降解率为65%，约为g-CN的1.6

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倍。结合表征结果发现，ZrO纳米颗粒的引入增加了g-CN/ZrO光催化剂的比

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表面积和电荷转移能力，而超氧离子自由基(•O)是降解四环素的主要活性物种。-

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2.通过H等离子体处理制备了P-g-CN/ZrO。等离子体处理是材料加工领

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域的一种传统技术，用来调节材料表面缺陷和改善光催化性能，调节等离子体处

理的时间来制备一系列富含氮缺陷的g-CN/ZrO复合材料。在光催化降解四环

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素实验中，P16-g-CN/ZrO对四环素的降解效果最佳，140min时降解率达到了

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-1-1

为80%，其准一级反应动力学常数(k0.0109min)约为g-CN(k0.0029min)

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的3.8倍。XPS结果表明，H等离子体处理优先在CN-C位点引入了氮空位，

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