石墨相氮化碳復合光催化劑的制備及光催化性能的研究.pdf

1、以半導體材料為催化劑，利用太陽能技術，可以直接光催化分解水和降解污染物，在很多領域具有廣泛的應用前景。但是由于紫外光響應的寬帶隙半導體無法有效的利用太陽能，近年來科研工作者的重心逐漸偏向于可見光響應的半導體材料。石墨相氮化碳（g-C3N4）具有可以吸收可見光太陽能、結構和性質穩(wěn)定、無毒、有合適的帶邊電位等優(yōu)點，因此受到科研工作者越來越廣泛的關注。但是和眾多的單一半導體材料的缺陷一樣，g-C3N4的光生電子-空穴對具有較高的復合率，導致其

2、光催化活性降低。另一方面，g-C3N4低的比表面積導致的低吸附性能也限制著其的光催化應用。
　　為了克服這些缺點，增強催化劑對光的吸收范圍和抑制光生載流子的復合率，與其他半導體材料復合形成異質結是一個有效的方法。本文采用一種基于三聚氰胺自身縮聚的熱解法合成了g-C3N4粉末。采用不同的Bi系材料和WO3作為助催化劑得到g-C3N4/BiOX、g-C3N4/WO3復合催化劑，通過XRD、SEM、TEM、FT-IR、DRS、PL等表征

3、方法研究樣品的結構及光學性質，在可見光下降解RhB及其它染料來評價催化劑的光催化活性，同時考察了g-C3N4的加入量對催化劑光降解效率的影響，以確定最佳工藝參數。
　　論文的主要研究內容及主要成果如下：
　?。?）采用水解法制備g-C3N4/BiOX(X=Cl，Br,I)復合催化劑，g-C3N4能有效的提高BiOCl的活性，復合催化劑的降解速率為BiOCl的1.3倍。但是對于窄帶隙BiOBr和BiOI，復合催化劑的光催化活性

4、沒有明顯的增強。
　?。?）研究g-C3N4不同加入量下的g-C3N4/BiOCl復合催化劑的光催化降解動力學。g-C3N4的占比為20wt％時，樣品的光催化活性最高，在20min內的降解率就達到了90%，降解速率提高了1倍多。染料的LUMO軌道能級也對降解速率有影響，LUMO能量越高，降解速率越快。
　?。?）采用水解法制備g-C3N4/BiOClxBr1-x復合催化劑，Cl原子的摻雜量會影響B(tài)iOClxBr1-x的禁帶寬

5、度，x值低于0.8時，固溶體的帶隙值較寬，復合催化劑與固溶體降解速率增強系數更大，g-C3N4可以有效的提高固溶體的光催化活性。當Cl原子摻雜量為0.8時，BiOCl0.8Br0.2的帶隙值較小，但是在g-C3N4加入量為20wt%時形成的g-C3N4/BiOCl0.8Br0.2(w=0.2)復合催化劑有最高的光催化活性，反應速率為1.322μmol min-1 g-1。
　?。?）利用H2WO4/g-C3N4混合粉末為前驅體直接