g-C3N4光催化剂的制备和光催化性能研究

摘要：本文采用固相法，在高温下煅烧尿素制备g-C3N4光催化剂。对所制备的材料进行X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）、扫描电镜（scanning electron microscope, SEM）和紫外-可见漫反射分析（UV-vis diffuse reflectance spectra）等测试表征分析，并采用罗丹明溶液和甲基橙溶液为降解目标，进行一系列光催化实验来判断g-C3N4在可见光下是否具有良好的光催化活性。实验结果表明光催化剂g-C3N4在有机污染物的降解中有良好的光催化活性。84258

毕业论文关键词: g-C3N4光催化剂；光催化性能；罗丹明(RhB)；甲基橙(MO)

Preparation And Photo-catalytic Performance of g-C3N4 Photo-catalyst

Abstract: In this paper, the g-C3N4 photocatalyst was prepared by the solid state method at high temperature。 Materials prepared by X-ray powder diffraction, scanning electron microscopy and UV - Vis diffuse reflectance spectroscopy and other tests to characterize analysis, And the degradation of Rhodamine solution and methyl orange solution as the goal, a series of experiments to determine the photocatalytic g-C3N4 whether good photocatalytic activity under visible light, Experimental results show that the photocatalyst g-C3N4 have good photocatalytic activity in the degradation of organic pollutants。

Key Words：g-C3N4 Photocatalyst; Photocatalytic properties; Rhodamine (RhB); Methyl orange (MO)

摘要 1

引言 1

1 实验部分 3

1。1实验试剂及仪器 3

1。2 实验方法 4

2 结果与讨论 4

2。1 物相分析 4

2。2 形貌分析 5

2。3 紫外-可见漫反射分析 6

2。4 g-C3N4 光催化实验的分析 6

2。5 光催化反应的机理分析 8

3 结论 9

参考文献 9

致谢 11

g-C3N4光催化剂的制备及其光催化性能研究

引言

随着科技的快速发展，工厂的逐年增多，污水的排放量越来越多，对环境造成的危害愈来愈严重。工厂生产技术的改进，生产效率的提高，使得工业生产的年产量逐年增多。大量加工出来的成品需要大量的原材料，因此各种能源的使用量在逐渐增长。能源使用量的逐渐增长，使各类能源的可用存储量在逐渐减少。因此，人们需要一种从未使用过的能源，来解决现在能源存储量逐渐减少的问题。在不断的钻研中，人们发现太阳能是应用简便、清洁和能长期使用的能源。1972年，Fujishima和Honda写了一篇文章[1]，这篇文章详细说明了可见光作用下，在TiO2材料制作的电极上水发生分解产生氢气这一现象。这一发现为摆脱能源困境提供了希望。由于水分解产生的氢能是无污染、经济和利用形式多的能源，人们希望通过光解水产生氢能来解决能源危机，由此开始了对半导体光催化的深入研究。这是继太阳能用来为人们服务之后，人们再次使用太阳能这种清洁的能源。文献综述

光催化技术催化效率高、经济和对环境无害的特点，使它成为人们注意力的中心[2]。因为它的低成本，使得这项技术大量应用于许多领域，如环境的保护，卫生的保持和玻璃的清洁等[3]。而要想更好使用光催化技术来治理环境污染和解决能源危机，催化效率高的光催化剂是这项技术普遍应用的关键。随着TiO2对水的光解有催化作用这一现象被意识到，人们逐渐对TiO2展开研究。价格便宜、性质稳定、毒性较小和良好的光催化活性等优点，使TiO2半导体光催化剂吸引了人们的注意[4]。随着科技的不断进步，人们逐渐意识到纳米TiO2可运用于日常活动中的很多方面。在面对空气污染的问题时，传统的处理方法有静电吸尘和臭氧清洁法等[5]，但这些方法都有某些应用范围，无法进行广泛的大面积使用。而纳米TiO2用于清洁空气时则表现出以下优点：有机物分解彻底，且分解产物对环境无害，没有新的有毒物出现，不会导致再次污染，故纳米TiO2有着广泛的应用。现在已经有了许多应用纳米TiO2生产出的产品，如空气清洁器和中央清洁模块等，未来纳米TiO2仍有很广阔的发展前景[6]。在解决水处理问题时，传统的处理工艺具有成本高、运行费用高、较难管理和再次污染等问题[7]。纳米材料的应用很好的解决了这一问题，纳米TiO2能够将污水中的有机物彻底氧化为二氧化碳和水等无污染物质，降解效率较高。虽然这种材料在实际废水处理工艺的应用中较少，但依然会有广阔的发展空间。除此之外，纳米TiO2在灭菌消毒方面也有很好的用处。但后来发现，TiO2的能带宽度较大，光谱响应范围较小，这在一定程度上使TiO2的光催化活性大大减弱了，使TiO2半导体在光催化领域的应用受到限制。1989年Cohen和Liu[8]依据已经知道的β-Si3N4结构，根据C元素和Si元素之间性质的相似性，用C代替Si，从而通过推理得出了自然界不存在的β-C3N4的结构，这在理论上预言了氮化碳的存在。四年之后，人们在实验室通过人工合成了这种材料[9]，由此引起了强烈的反响。很多人开始将重心放在这类新材料的研究上。人们通过计算发现这种材料有5种结构，其中一种石墨状氮化碳（g-C3N4）在硬度方面无法与其他四种结构相比。这种氮化碳以其性质稳定、无毒和催化活性高等优点逐渐成为人们研究的重点[10]。同时，人们发现这种催化材料拥有较小的带隙能，弥补了TiO2光催化剂的不足。此外，人们希望通过对g-C3N4的研究来加深对氮化碳其他结构的了解，从而促进氮化碳这种新型催化材料科学的发展。 g-C3N4光催化剂的制备和光催化性能研究:http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_99835.html