石墨相氮化碳的改性及光催化降解有机污染物的研究

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石墨相氮化碳基复合材料的制备及降解有机染料的研究

石墨相氮化碳基复合材料的制备及降解有机染料的研究《石墨相氮化碳基复合材料的制备及降解有机染料的研究》摘要：近年来，环境污染和能源危机日益严重，对新型环境友好型材料的需求也越来越迫切。

本研究以石墨相氮化碳为主要原料，采用一种简单且高效的制备方法，成功制备出石墨相氮化碳基复合材料，并研究了该材料对有机染料的降解性能。

引言：传统的染料降解技术存在能耗高、产物处理困难等问题，因此寻找一种高效且环境友好的新型降解材料具有重要的意义。

石墨相氮化碳是一种具有类似石墨的层状结构的材料，具有良好的导电性和光催化活性，可以在可见光范围内吸收光能并进行光催化反应。

因此，将石墨相氮化碳与其他材料复合，可以发展出具有更好性能的新型材料。

方法：在本研究中，首先采用简单的热转化法将尿素加热至高温，得到石墨相氮化碳；然后通过机械混合的方式，将石墨相氮化碳与其他材料混合，并进行热处理得到石墨相氮化碳基复合材料。

通过扫描电子显微镜分析复合材料的形貌结构，利用X射线衍射仪分析材料的晶体结构，以及紫外可见漫反射光谱分析复合材料的吸收光谱。

结果与讨论：研究结果表明，制备的石墨相氮化碳基复合材料展现出了较高的光催化活性。

在可见光照射下，该复合材料能够降解有机染料。

通过调控复合材料中石墨相氮化碳和其他材料的比例和结构，可以进一步提高复合材料的催化性能。

结论：本研究成功制备了一种石墨相氮化碳基复合材料，并研究了其降解有机染料的性能。

石墨相氮化碳基复合材料具有较高的光催化活性，显示出了巨大的应用潜力。

进一步研究将有助于优化制备工艺和提高材料的催化性能，为环境污染治理提供新的解决方案。

关键词：石墨相氮化碳，复合材料，有机染料，降解，光催化。

表面羟基化石墨相氮化碳的制备及其对光催化降解有机染料性能的研究

2019年10月第32卷第5期山西能源学院学报Journal of Shanxi Institute of EnergyOct.,2019Vol.32No.5-自然科学研究•表面羟基化石墨相氮化碳的制备及其对光催化降解有机染料性能的研究郑昱张建强（山西能源学院，山西晋中030600）【摘要】本文介绍了一种利用温和液相氧化剂对石墨相氮化碳（g-C s Nj进行表面羟基化改性的方法，采用SEM、XRD、FTIR、DRS等表征方法，考察了氧化处理对母体g-Cs%结构、表面官能团等的影响。

以染料罗丹明B （RhB）的光催化降解反应为目标反应,对改性前后的光催化剂性能进行了评价。

研究结果表明,对母体g-C s N4进行液相氧化处理未破坏母体g-C s N4的结构，并在表面形成了羟基等含氧官能团，达到了表面羟基化的目的。

与母体g-C3N4相比，改性后的催化剂光催化降解RhB的性能得到明显提升，反应速率常数提高了6-8倍。

【关键词】石墨相氮化碳;表面羟基化;光催化【中图分类号】062【文章编号】2096-4102（2019）05-0089-04【文献标识码】A开放科学（资源服务）标识码（OSID）:水是人类赖以生存和发展的重要环境资源之一，而我国是一个水资源相对匮乏的国家（人均水资源总量2200立方米，世界排位88），此外，随着经济的发展和城市化进程的加快，以及人类的生产、生活等活动所导致的水体水环境质量下降，使我国水资源供需不平衡问题变得尤为突。

现阶段，传统的有机废水处理方法包括吸附法、化学氧化法、电解法和生物技术法等。

这些方法或者由于不能完全去除污染物，或者需要引入化学试剂,又或者成本过高、用时过长以及会产生有毒二次污染物等原因，并不能作为高效的有机废水处理方法。

与传统的有机废水处理技术相比，光催化技术,一种利用太阳光辐射作为诱发条件,通过生成羟基自由基（・OH）和超氧自由基（・。

2-）等活性组分，进而在半导体光催化剂表面发生氧化还原反应的高级氧化技术，近年来被广泛用于光解水制氢、还原二氧化碳制备有机燃料以及环境净化等应用研究领域。

《石墨相氮化碳光催化材料的结构调控及光解水性能研究》范文

《石墨相氮化碳光催化材料的结构调控及光解水性能研究》篇一一、引言随着环境问题日益严峻，寻找清洁、可再生的能源成为了科学研究的热点。

其中，光催化技术以其独特的优势在太阳能的利用与转换方面受到了广泛关注。

石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种新型的光催化材料，因其良好的化学稳定性、热稳定性以及可见光响应性等特性，被广泛用于光解水制氢、有机污染物降解等领域。

然而，其光生载流子的复合率高、量子效率低等问题限制了其实际应用。

因此，对石墨相氮化碳光催化材料的结构调控及光解水性能的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、石墨相氮化碳的结构与性质石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种由碳和氮元素组成的二维层状材料，具有独特的电子结构和化学性质。

其结构主要由碳氮六元环组成，层内原子以共价键相连，层间通过范德华力相互作用。

这种结构使得g-C3N4具有良好的化学稳定性和热稳定性，同时具有可见光响应性。

三、结构调控方法为了改善石墨相氮化碳的光催化性能，研究者们采用了多种结构调控方法。

主要包括元素掺杂、缺陷工程、形貌调控和复合其他半导体等。

1. 元素掺杂：通过引入其他元素（如硫、磷等）来调控g-C3N4的电子结构和光学性质，从而提高其光催化性能。

2. 缺陷工程：通过控制合成过程中的条件，如温度、压力、气氛等，引入缺陷（如氮空位、碳空位等），改变g-C3N4的电子传输性质。

3. 形貌调控：通过改变合成方法（如溶剂热法、高温固相法等），制备出具有不同形貌（如纳米片、纳米球、纳米管等）的g-C3N4，以优化其光吸收和光生载流子的传输。

4. 复合其他半导体：将g-C3N4与其他半导体材料（如TiO2、ZnO等）复合，形成异质结，提高光生载流子的分离效率和利用率。

四、光解水性能研究经过结构调控的g-C3N4光催化材料在光解水制氢方面表现出良好的性能。

研究者们通过实验和理论计算等方法，研究了其光解水机理和性能。

在可见光照射下，g-C3N4能够吸收光能并激发产生光生电子和空穴，这些载流子能够参与水的还原和氧化反应，生成氢气和氧气。

类石墨结构氮化碳的制备及光催化降解造纸废水的研究

类石墨结构氮化碳的制备及光催化降解造纸废水的研究类石墨结构氮化碳的制备及光催化降解造纸废水的研究摘要：随着工业化和经济发展的加速，废水污染问题已经成为了一个严重的环境问题。

造纸废水作为工业废水的一种，所含有的有机物和重金属离子对环境造成了较大的污染。

探索高效而可行的废水处理技术显得越来越重要。

本研究主要通过制备类石墨结构氮化碳，并研究其在光催化降解造纸废水中的应用。

我们使用改进的拟相溶胶-凝胶法制备了类石墨结构氮化碳材料。

通过控制溶胶-凝胶反应条件，我们成功制备出具有高度有序结构和大比表面积的类石墨结构氮化碳材料。

利用扫描电镜和透射电子显微镜对样品进行表征，结果显示样品具有均匀的类石墨结构和纳米级的孔洞。

X射线光电子能谱分析结果表明样品中含有丰富的氮、碳元素，并且氮含量通过调控反应条件可以定制。

我们利用制备的类石墨结构氮化碳材料进行光催化降解造纸废水实验。

实验中，我们将制备的类石墨结构氮化碳材料添加到造纸废水中，并利用可见光进行光催化反应。

通过监测降解后废水中COD（化学需氧量）和颜色的变化，我们发现类石墨结构氮化碳对造纸废水具有良好的光催化性能。

在可见光照射下，废水中COD的降解率超过90%并且颜色得到明显改善。

我们还研究了参数如催化剂用量、催化剂稳定性、光照强度等对光催化性能的影响。

结果表明适量的催化剂用量和较高的光照强度有利于提高光催化效果。

我们通过对比实验进一步验证了类石墨结构氮化碳的光催化降解造纸废水机理。

实验中，我们分别使用了其他商业化氮化碳材料和TiO2纳米材料进行对比。

结果显示，制备的类石墨结构氮化碳材料具有更高的光催化活性和更长的催化寿命，这归因于其优异的结构和较高的氮含量。

进一步的光催化活性机理研究表明，类石墨结构氮化碳材料通过吸收可见光产生电子-空穴对，进而参与有机物的氧化降解过程。

综上所述，本研究成功制备了具有类石墨结构的氮化碳材料，并研究了其在光催化降解造纸废水中的应用。

石墨相氮化碳在光催化杀菌领域中的应用研究

石墨相氮化碳在光催化杀菌领域中的应用研究石墨相氮化碳（GNC）是一种新型的光催化剂，具有高效、环保和可再生的特点，在光催化杀菌领域中具有广阔的应用前景。

本文将探讨GNC在光催化杀菌领域中的应用研究，并分析其优势和挑战。

在过去的几十年里，细菌和病毒感染一直是人类面临的重要问题之一。

随着抗生素和其他传统杀菌剂的滥用和耐药性的增加，研发新型的杀菌技术迫在眉睫。

光催化杀菌是一种具有潜力的替代方法，其中光催化剂能够利用可见光或紫外光产生活性氧化物，从而杀死细菌和病毒。

GNC作为一种全新的光催化剂，具有许多优势。

首先，GNC的光电转换效率高，能够利用可见光产生大量的电子-空穴对。

这些电子-空穴对能够通过还原和氧化反应产生活性氧化物，从而具有杀菌效果。

其次，GNC是一种环保的材料，由碳、氮和氧组成，不会产生有害的副产物。

最后，GNC是可再生的，可以通过简单的方法制备和再生，从而减少成本和资源消耗。

研究表明，GNC在光催化杀菌领域具有广泛的应用潜力。

一项研究发现，GNC对大肠杆菌具有显著的杀菌效果。

在可见光照射下，GNC能够产生一定量的活性氧化物，破坏细菌细胞的结构和功能，从而导致其死亡。

类似的结果也在其他细菌和病毒中得到验证，包括金黄色葡萄球菌、大肠肠杆菌O157、流感病毒等。

除了对细菌和病毒的杀菌作用外，GNC还具有其他应用价值。

一项研究发现，GNC可以通过光催化降解有机污染物，如苯酚和甲醛，从而净化水和空气。

另一项研究显示，GNC还可以用于光催化制备氢气和其他燃料，实现可持续能源的生产。

尽管GNC在光催化杀菌领域具有许多优势，但也面临一些挑战。

首先，GNC的光催化效率目前仍然有待提高。

虽然GNC能够利用可见光产生大量的电子-空穴对，但其光吸收能力仍然有限，导致部分光能无法有效利用。

其次，GNC的制备方法和再生方法还不够成熟。

目前的制备方法通常需要高温和高压条件，从而增加了成本和能源消耗。

另外，GNC的稳定性也是一个问题，其在长时间使用和再生后性能会出现衰减。

石墨相氮化碳的改性及应用

以三嗪环为基本结构单元，通过缩聚重构蛋白质体结构时，反应过在反应中连40℃并继续升高，图1 氮化碳前躯体缩聚反应过程作为一种聚合物，g-C3N4具有柔性结构，因此很适合在不同模板的帮助下形成不同的形貌。

事实上，人们已经得到了几种典型的g-C3N4纳米结构，如多孔g-C3N4、空心球和一维纳米结构，下面简要概述这些结构。

2.2.1 多孔g-C3N4多孔光催化剂非常吸引人，因为多孔结构可以提供较大的表面积和众多的通道来促进质量扩散，以及电荷迁移和分离。

通常使用硬模板和软模板方法，因为它们允许通过选择不同的模板来调整g-C3N4的多孔结构。

介孔g-C3N4已成功通过使用各种前躯体如氰氨化硫氰酸铵硫脲和脲在高温条件制得[25-30]。

Chen 等报道了以氰胺为前驱体合成有序介孔g-C3N4，其大这并不奇怪，因为反向复制的不对应于孔隙大小，而是对应于模板的孔壁厚度。

2.2.2它们能够通过中空结构内的连续反射收集更多的入射B（Rh B）和亚甲基蓝（MB）在可见光照射下复合材料不同配的光催化活性最高，最佳温度为复合材料光催化活性的提高可形成异质结构，抑制了光制同时进行。

如式（1）～式（4）所示。

图2 g-C3N4促进RhB、MO等有机物降解原理2016年，Wen等人通过纳米复合材料超声波分散法成功合成了具有可见光诱导光催化活性的二硫化钼和石墨碳氮化物[57]。

通过在可见光照射下（＞400 nm）去除一氧化氮，评价了MoS2-g-C3N4复合材料的光催化活性。

试验结果表明，MoS2含量为1.5 wt%的纳米复合材料表现出最佳的光催化活性，相应的NORumale N，Arbuj S，Umarji G，etal.Thermoplastic Polymer Domain for Synthesis of Manganese Sulphide Nanoparticles by Simple Solid–Solid Reaction[J].2013，25Electronic Structure Induced High Photoreactivity of Sulfur-Doped[J].Journal of the American Chemical Society，2010，132（33）：11642-11648.。

石墨相氮化碳的结构调控及增强光催化性能研究共3篇

石墨相氮化碳的结构调控及增强光催化性能研究共3篇石墨相氮化碳的结构调控及增强光催化性能研究1石墨相氮化碳的结构调控及增强光催化性能研究摘要：石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种新型的光催化剂，具有廉价、环保、稳定性好等诸多优点，因此广泛应用于水处理、气体分解、光催化降解等领域。

但其光催化性能还不够优异，因此需要进行结构调控以增强其光催化性能。

本文从结构调控、增强光催化性能两方面进行解析，探讨石墨相氮化碳的结构调控及增强光催化性能的研究进展。

关键词：石墨相氮化碳；结构调控；光催化性能一、结构调控的方式目前为止，已通过以下几种方式进行石墨相氮化碳结构调控：1. 荧光剂的掺杂荧光剂是有机分子或化合物中能发生荧光的一种物质。

将其掺杂到石墨相氮化碳材料中可以提高其光催化性能。

科研人员通过将荧光染料刚果红、罗丹明B等掺杂到石墨相氮化碳上，发现在可见光下石墨相氮化碳的光催化性能大幅提高。

2. 氮、碳的掺杂石墨相氮化碳在加工过程中一般需要掺杂氮、碳元素，现已通过合成方法实现了氮、碳的不同比例掺杂，从而改变石墨相氮化碳的结构，并获得多个不同形态的石墨相氮化碳材料。

同时通过控制掺杂比例，可以获得表面氮和体态氮两种氮掺杂模式，从而影响石墨相氮化碳的光催化性能。

3. 表面改性在石墨相氮化碳的表面进行改性也可以改变其催化性质。

例如，表面引入空穴或羟基，使石墨相氮化碳材料表面出现更多的活性官能团，提高其光催化性能。

二、增强光催化性能的方式1. 光响应范围拓宽石墨相氮化碳主要在可见光区域具有较好的光催化性能。

为了拓宽其光响应范围，应用石墨相氮化碳与其他光催化材料复合，以形成多元复合材料。

复合后，其吸收特性相互补充，不仅能吸收可见光区域的光线，还可吸收可见光以下的紫外光线，因此光催化活性大幅提高。

2. 反应机理探究深入探究石墨相氮化碳在催化反应中的机理，对其结构调控具有指导意义。

现已有学者研究表明，石墨相氮化碳的光催化作用主要是由传统的表面光化学反应和彩虹反应两种机理组合产生的。

改性石墨相氮化碳光催化降解有机污染物

改性石墨相氮化碳光催化降解有机污染物吝美霞;李法云;王艳杰;邢杨;李佳宇【摘要】光催化技术可在温和的反应条件下将太阳能转化成化学能,促进有机污染物的降解.石墨相氮化碳作为一种新型非金属半导体聚合物,具有独特的电子结构和良好的化学稳定性,近些年在光催化领域受到广泛关注,但石墨相氮化碳自身也存在一些不足,如禁带宽度为2.7 eV、仅可以吸收太阳光中小于475 nm的蓝紫光、光生载流子易复合、量子效率低、比表面积小等,需要对其进行改性来提高光催化性能.主要评述了石墨相氮化碳在结构优化、贵金属沉积、半导体复合、元素掺杂、染料敏化、碳材料复合等方面的改性研究进展及其在环境污染净化领域的应用前景.【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》【年(卷),期】2019(039)002【总页数】9页(P1-9)【关键词】石墨相氮化碳;改性;光催化降解;有机污染物【作者】吝美霞;李法云;王艳杰;邢杨;李佳宇【作者单位】辽宁石油化工大学生态环境研究院,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学石油化工过程优化与节能技术国家地方工程实验室,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学生态环境研究院,辽宁抚顺 113001;湖南农业大学资源环境学院,湖南长沙 410128;辽宁石油化工大学生态环境研究院,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学石油化工过程优化与节能技术国家地方工程实验室,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学生态环境研究院,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学石油化工过程优化与节能技术国家地方工程实验室,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学生态环境研究院,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学石油化工过程优化与节能技术国家地方工程实验室,辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】X506绿色环保的光催化技术是解决环境污染和能源短缺的有效手段。

在太阳能的驱动下，光催化剂能够将光能转换成化学能，促进化学反应的进行，如光分解水制氢制氧、氧化还原去除重金属离子、分解矿化有机污染物、固定转化二氧化碳等[1-4]。

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石墨相氮化碳的改性及光催化降解有机污染物的研究
光催化技术可用于分解水产氢和降解有机污染物,是解决能源危机和环境污染问题的新型绿色技术。

半导体光催化材料石墨相氮化碳
（g-C3N4）是一种非金属碳氮聚合物,因其具有合适的禁带宽度、良好的化学和热稳定性、制备方法简单等特点。

然而,氮化碳材料具有对可见光吸收能力欠佳,光生电子与空穴重组效率较高等缺陷,严重制约了它的实际应用。

因此,本文通过简单快捷的方法对
g-C3N4从尺寸调控、构建异质结和负载助催化剂等方面改性,显著提高其光催化降解有机污染物的性能,具有重要的现实意义。

本文主要研究内容及结论如下:以三聚氰胺为前驱材料制备了体相
g-C3N4,通过煅烧、超声的方法对体相
g-C3N4进行剥离,得到尺寸较小、片层较少的
g-C3N4纳米片;优化了煅烧次数和超声时间,获得了最佳的制备工艺条件,改善了g-C3N4催化降解罗丹明B （Rhodamine B,Rh B）的性能,探讨了其在可见光下降解Rh B的机制。

结果表明,二次煅烧并超声处理的方法有效提高了g-C3N4材料降解Rh B的活性。

通过高温煅烧双氰胺得到纯相g-C3N4,通过简单的原位沉淀法,将Ag2WO4成功附着在
g-C3N4片层表面,得到
Ag2WO4/g-C3N4异质结光催化剂,制备过程中未改变g-C3N4的整体形貌和晶体结构,
通过调控Ag2WO4的附着质量获得最优的复合比例。

结果表明,少量Ag2WO4的引入,使得
g-C3N4电子传递效率提高,有效抑制了光生载流子重组,Ag2WO4/g-C3N4光催化剂降解性能显著提升。

将硫脲作为前驱材料溶解于水中,加入碳量子点后高温热缩聚反应得到碳量子点/g-C3N4复合光催化剂。

通过优化碳量子点溶液体积,得到最佳比例的CQDs/g-C3N4复合材料。

碳量子点沉积使得g-C3N4吸光能力增强,且可作为电子储存器改善g-C3N4载流子分离效率,优化条件下制得的复合材料对四环素（Tetracycline,TC）得光催化降解效率是纯
g-C3N4的1.5倍。