3。2  X射线衍射分析 14

3。3  FT-IR测定 16

3。4  XPS分析 17

3。5  电镜分析 19

结  论 20

致  谢 21

参 考 文 献 22

1  引言

1。1  研究背景

随着人口的增长和工业的不断发展，水污染逐渐成为世界上最严重的环境污染问题之一。污水中通常包含许多有毒有害物质尤其是有机残留物，为了除去这些有害物质，采用了多种方法和手段，其中包括：絮凝、吸附、生物降解以及光催化。在这些手段中光催化是一项无污染和可持续的技术[1-4]。自1972 年Fujishima将TiO2在紫外光下照射从而发现其能够分解水产生氢气以来，人们逐渐认识到了半导体材料在光催化方面的重要性[5]。从那以后人们发现了许多半导体光催化材料，但这些光催化材料都有一个缺点，即它们大多只能在紫外光照射下产生光催化效应，但是紫外光在整个太阳光谱中所占的比例却不高，只有4%，而可见光所占的比重却高达45%，因而研究可见光催化成了一个热门方向。传统的光催化剂存在的问题是带隙太大，对可见光基本不响应。而石墨相氮化碳的带隙很窄，约为2。7V，可以对可见光（﹤460nm）产生较好的响应。2009年，Wang 等人热解单氰胺制备了石墨相氮化碳，并在可见光下( λ>420nm)成功实现了分解水制氢[6]。石墨相氮化碳除了可以用来光催化分解水制氢外，也可以用来降解染料分子如甲基橙和有机污染物。Cui等[7]人将硫氰酸铵作为前驱体、硅纳米颗粒作为模板热解制备得到了高比表面积介孔氮化碳，做了降解4-氯苯酚的试验，取得了很好的降解效果。另一方面，无毒，水稳定性好也是这种光催化剂的显著的优点，因此逐渐成为近年来光催化材料领域的研究热点。然而，g-C3N4具有一个明显的缺点，那就是光生载流子寿命短，易复合，导致量子效率较低。针对这一缺点，一个常用而有效的手段便是掺杂元素。g-C3N4因其独特的电子结构所以适合于掺杂，掺杂时掺杂剂的分子轨道与g-C3N4原有的分子轨道相杂化，从而改变了g-C3N4的能带结构，电子结构，从而提高g-C3N4的光催化效率。论文网

1。2  石墨相氮化碳简介

氮化碳是一种硬度非常高，甚至能与金刚石媲美的化合物，并且尚未在自然界中发现。自从1830年氮化碳高分子衍生物“melon”被Berzelius和Llieig[7]两人成功合成出以后，科学家们围绕这种物质的合成、表征、理论计算和应用展开了一系列的研究工作。例如，1922年Franklin[8]将Hg(CN)2和Hg（SCN）2作为前驱体通过热解的方式得到一种无定形的氮化碳，并认为在一定的条件下能将其转变成另一种更硬的相；1989年，Liu和Cohen[9]以β-Si3N4晶体的结构为模型，采用C代替Si进行理论计算，发现C3N4具有很高的硬度和比金刚石更好的导热性能；1996年的时候，Teter和Hemley[10]两人合作，采用了第一性原理的理论对C3N4重新进行理论计算，提出C3N4应该具有五种结构，分别为α-C3N4、β-C3N4、c-C3N4(立方)、p-C3N4 (赝立方)和g-C3N4 (类石墨), 前四种氮化碳都是超硬材料，而在常温下最稳定的是石墨氮化碳(g-C3N4)，以3-s-三嗪为基本结构单元，虽然它在强度上比不上其他氮化碳，但其制备方法相对简单，可以可用富含碳氮元素的前驱体如三聚氰胺在较为温和的条件下大量制备。因此，人们对于氮化碳材料的主要研究方向集中于g-C3N4，并借此来加深对于整个氮化碳系列材料的认识和了解，以此促进g-C3N4材料科学的不断发展[10] 。