石墨相氮化碳在光催化海水提铀中的应用研究

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石墨相氮化碳光催化研究进展

现状进行阐述。３研究现状
非金属元素掺杂的作用机理不同于金属元素，它是通过掺杂元素与ｇ — ＣＮ的价带发生杂化，从而提升价带顶来缩小禁带宽度，
从而提高ｇ —ＣＮ的光催化活性。非金属元素掺杂不会像金属元素掺杂那样引入复合中心，因而光催化效果较好。３．４分子掺杂。通过将要掺杂的单体分子与前体进行混合，发生共聚合反应而将单体分子嵌入到ｇ —ｃＮ的平面结构中，从而对ｇ — Ｃ，Ｎ进行能带调控，减小ｇ— Ｃ，Ｎ４的禁带宽度，增大对可见光的吸收范围，从而提高ｇ～ＣＮ的光催化效率。目前，关于ｇ— Ｃ，Ｎ的分子掺杂的研究主要集中在以双氰胺和三三聚氰胺为前体制备的氮化碳中。ＺＨＡＮＧ等利用双氰胺和巴比妥酸发生共聚合反应，有效拓展ｇ～ＣＮ的竹共轭体系，增强光吸收能力和导电性质，从而增强ｇ —ＣＮ的光催化性能。３．５染料敏化。ｇ —ＣＮ是由七嗪环为基本单元组成的，对染料有很强的吸附性能，可作为良好的光敏剂载体。将具有强吸光能力的染料与ｇ —ＣＮ复合，染料分子更易被光激发成为氧化态，将光生电子注入ｇ—ＣＮ的导带，并接受电子给体的电子而被还原。染料敏化可以有效增强ｇ —Ｃ，Ｎ的光吸收，产生更多的光生电子。ＴＡＫＡＮＡＢＥ等率先使用镁酞菁对ｇ —ＣＮ进行敏化，有效增强催化剂在５００～８００ｎｍ处的光吸收，提高光催化产氢性能。上述即为石墨相氮化碳的研究现状，下面就其发展动态进行

《2024年石墨烯氮化碳的内建电场调控及其光催化产氢性能研究》范文

《石墨烯氮化碳的内建电场调控及其光催化产氢性能研究》篇一摘要：随着科技的飞速发展，新型二维材料在光电催化领域展现出巨大的应用潜力。

本文以石墨烯氮化碳（g-C3N5）为研究对象，深入探讨了其内建电场的调控机制以及在光催化产氢方面的性能。

通过理论分析和实验验证，为石墨烯氮化碳在光催化领域的应用提供了新的思路和方向。

一、引言石墨烯氮化碳（g-C3N5）作为一种新型的二维材料，因其独特的电子结构和物理化学性质，在光催化领域展现出广阔的应用前景。

然而，其光催化性能受多种因素影响，其中内建电场的调控是关键之一。

本文旨在研究石墨烯氮化碳的内建电场调控方法，以及其在光催化产氢方面的性能表现。

二、石墨烯氮化碳的结构与性质石墨烯氮化碳（g-C3N5）具有类似石墨的层状结构，层内通过C-N键连接形成共轭体系。

其独特的电子结构和物理化学性质使其在光催化领域具有潜在的应用价值。

然而，其光催化性能受内建电场的影响较大，因此，调控内建电场成为提高其光催化性能的关键。

三、内建电场的调控方法1. 元素掺杂：通过引入杂质元素，如硫、磷等，改变石墨烯氮化碳的电子结构，从而调控内建电场。

2. 缺陷工程：通过控制合成过程中的条件，引入适量的缺陷，改变石墨烯氮化碳的电子传输性能，进而影响内建电场。

3. 外部电场作用：利用外部电场对石墨烯氮化碳进行电场处理，改变其内建电场的分布和强度。

四、光催化产氢性能研究1. 实验方法：采用紫外-可见光谱、光电流测试、产氢速率测定等方法，研究石墨烯氮化碳的光催化产氢性能。

2. 结果分析：通过对比不同调控方法下的光催化产氢性能，发现元素掺杂和外部电场作用能够显著提高石墨烯氮化碳的光催化产氢性能。

其中，适量的硫掺杂和适当的外部电场处理能够使光催化产氢速率提高数倍。

3. 性能优化：通过优化调控参数，如掺杂浓度、电场强度等，进一步提高了石墨烯氮化碳的光催化产氢性能。

五、结论本文通过理论分析和实验验证，研究了石墨烯氮化碳的内建电场调控方法及其在光催化产氢方面的性能表现。

石墨相氮化碳材料及其光催化应用_苗阳森

0引言化石能源危机是当前我国实现可持续发展面临的严重问题，寻找解决问题的有效途径具有重要意义。

近年来，关于太阳能利用的研究，特别是太阳能光催化研究的发展十分活跃，尤其是在半导体光催化剂研究方面。

目前，光催化领域使用的催化剂多为金属半导体和过渡金属复合物，存在太阳光利用率低、活性低和稳定性差等缺点。

而氮化碳具有硬度高、密度低、氮含量高、化学稳定性好以及耐摩擦等优点，可作为高性能的耐摩擦材料，合成金属氮化物的氮源[1-5]；同时，由于具有独特的光学和电子性质，在材料、光学、电子等领域中具有诱人的应用前景，如储能材料、传感器、金属防腐等[6-9]；氮化碳作为有机半导体非金属光催化剂在光催化分解水和降解有机污染物等领域具有简单易行、符合环保要求以及成本低的优点，在解决能源开发和环境治理问题上具有重要意义。

与传统的无机半导体光催化剂比较，氮化碳具有化学性质稳定、热稳定性强、可见光利用率高、制备简易和原料丰富且无毒等特点。

其将太阳能转化为化学能等其它形式能量的光催化性能和光催化降解有机污染物的作用为当下解决煤、石油等能源危机以及环境污染等人类亟待解决的问题提供了有效途径。

1氮化碳的研究历史氮化碳是文献中报道的最古老的聚合物之一。

关于它的研究最早可以追溯到1834年，Liebig 把一种由Berzelius合成出的聚合衍生物命名为“melon”[10]。

1922年，Franklin通过热解硫氰酸汞制备了一种无定形的C3N4化合物，并提出这种化合物可能具有类似石墨的结构[11]。

此后，研究者希望通过硫氰酸盐、三嗪类和七嗪类化合物的热解制备出氮化碳,但是都没能得到明确的晶体结构。

1985年，M.L.Cohen根据半经验公式估算出C3N4四面体化合物的体弹性模量值为461~483GPa[12]。

1989年，Liu等[13]以β-Si3N4为结构模型，用C 代替Si，在局域态密度近似下采用第一性赝势能带法，从理论上预言β-C3N4的硬度与金刚石相当之后，氮化碳的研究进入新的时期。

《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。

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。

光催化材料石墨相氮化碳的合成、改性及应用

光催化材料石墨相氮化碳的合成、改性及应用
杨文科;卢连雪;李鹏;张健;胡绍争
【期刊名称】《石油化工高等学校学报》
【年(卷),期】2024(37)1
【摘要】石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种对环境温和的半导体材料,在光催化领域具有良好的应用前景。

但是,纯g-C3N4因比表面积小、光生载流子分离难等缺点影响了其光催化性能,限制了其大规模应用,因此对g-C3N4进行改性使其光催化性能得到提升具有重要意义。

从合成方法和改性策略出发,综述了近年来g-C3N4光催化剂的研究进展,并总结了g-C3N4光催化剂在废水处理降解污染物、产H2及产H2O2等领域的应用发展。

结果表明,改性后的g-C3N4光催化剂性能得到了巨大的提升。

最后,对g-C3N4的发展方向进行了展望。

【总页数】9页(P43-51)
【作者】杨文科;卢连雪;李鹏;张健;胡绍争
【作者单位】辽宁石油化工大学石油化工学院;辽阳石化公司研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ032.4
【相关文献】
1.具有三维网状结构的石墨相氮化碳/还原氧化石墨烯/钯复合材料的合成及可见光催化性能
2.理化所可控合成氮缺陷石墨相氮化碳光催化材料
3.桥联氮空位石墨相
氮化碳的设计合成与光催化性能研究4.石墨相氮化碳量子点的合成与改性及其在光催化中的应用进展5.理化所可控合成氮缺陷石墨相氮化碳光催化材料
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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。

石墨相氮化碳的改性及光催化降解有机污染物的研究

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。

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石墨相氮化碳在光催化海水提铀中的应用研究
石墨相氮化碳在光催化海水提铀中的应用研究
近年来，随着能源需求的不断增长和传统能源的日益枯竭，人们对于新型清洁能源的研究与开发越发引起了广泛的关注。

铀作为清洁能源的一个重要组成部分，其储量丰富，储备量较大，因此被广泛用于核能发电和核武器制造中。

而尽管海水中含有大量的铀资源，但由于铀浓度极其稀薄，并且与其他海水成分之间的相互干扰，目前提取铀的方法相对复杂且成本较高，因此急需寻找一种简便高效的提铀技术。

近年来，石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种新型纳米材料，因其特殊的结构和优异的光电化学性能，受到了广泛的研究。

石墨相氮化碳在光催化领域具有许多独特的优势，例如可见光响应、较高的光电转化效率、良好的化学稳定性和环境友好性等。

这使得石墨相氮化碳在海水提铀领域具有巨大的应用潜力。

首先，石墨相氮化碳在可见光催化海水中提取铀具有良好的光响应特性。

相比于其他传统的纳米光催化材料，石墨相氮化碳材料对于可见光的吸收效果更好，可见光波长范围相对较广。

这使得石墨相氮化碳能够更有效地利用可见光能量，将其转化为电子能，促进海水中铀的催化还原。

其次，石墨相氮化碳具有较高的光电转化效率。

石墨相氮化碳由于其特殊的电子结构，可实现光生电子-空穴对的高效
分离和传输。

这种高效的电子-空穴对分离，能够显著提高光
催化过程中的反应效率，从而实现铀的高效提取和回收。

此外，石墨相氮化碳材料具有良好的化学稳定性。

相比于其他材料，石墨相氮化碳在海水中的稳定性较高，不易发生腐蚀和溶解。

这使得石墨相氮化碳在长时间的光催化过程中，能
保持良好的光催化活性和稳定性，实现持续高效的海水提铀。

此外，石墨相氮化碳材料还具有环境友好性。

石墨相氮化碳的制备过程相对简单，无需耗费大量的能源和资源。

而且，在光催化反应过程中，石墨相氮化碳产生的副产物对环境的污染较小，不会对周围生态系统产生严重的影响。

总体来说，石墨相氮化碳在光催化海水提铀中的应用具有广泛的研究前景。

其特殊的结构和优异的光电化学性能，使得石墨相氮化碳能够高效地吸收和利用可见光能量，实现海水中铀的高效提取和回收。

随着石墨相氮化碳研究的不断深入和技术的不断发展，相信这种新的提铀技术将在未来得到进一步的应用和推广，为清洁能源的发展做出重要贡献
综上所述，石墨相氮化碳作为一种具有特殊结构和优异性能的材料，在光催化海水提铀中表现出巨大潜力。

其高效的光电转化效率和良好的化学稳定性，使其能实现海水中铀的高效提取和回收。

此外，石墨相氮化碳的制备过程简单且环境友好，对周围生态系统影响较小。

随着技术的不断发展，相信石墨相氮化碳在提铀领域将得到进一步的应用和推广，为清洁能源的发展做出重要贡献。