硫化物-氮化碳復(fù)合材料的制備及其可見(jiàn)光催化性能的研究.pdf_第1頁(yè)
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1、硫化物半導(dǎo)體材料通常具有可見(jiàn)光和短波近紅外區(qū)域的吸收能力,是一種具有潛在應(yīng)用價(jià)值的可見(jiàn)光響應(yīng)半導(dǎo)體光催化劑,然而也面臨著一些問(wèn)題如穩(wěn)定性差,本身容易發(fā)生光腐蝕等,從而限制了該類(lèi)光催化材料的實(shí)際應(yīng)用。類(lèi)石墨納米氮化碳(g-C3N4)是一種新型的半導(dǎo)體材料,具有原料廉價(jià)豐富、無(wú)毒環(huán)保、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì),但存在光生電子-空穴易復(fù)合、光催化過(guò)程量子效率低等缺點(diǎn)。為了彌補(bǔ)硫化物、g-C3N4各自的不足,研發(fā)出新型、高效的可見(jiàn)光響應(yīng)光催化材料,本論文

2、以多孔g-C3N4材料為母體,在其表面組裝CdIn2S4、ZnS、ZnIn2S4等客體光催化材料,構(gòu)筑了三種硫化物/g-C3N4復(fù)合光催化材料體系,采用多種分析測(cè)試方法對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了表征,并對(duì)它們的光催化性能進(jìn)行了研究,進(jìn)一步探討了光催化機(jī)理。具體研究結(jié)果如下:
  1.通過(guò)水熱法合成了不同比例的CdIn2S4/g-C3N4復(fù)合光催化材料,采用XRD、TEM、XPS、UV-Vis DRS等方法對(duì)制備的復(fù)合材料進(jìn)行了表征,結(jié)果表明

3、,CdIn2S4與g-C3N4成功復(fù)合,并形成了二維界面。通過(guò)可見(jiàn)光降解甲基橙(MO)的實(shí)驗(yàn)考察了復(fù)合材料的可見(jiàn)光催化活性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,30%CdIn2S4/g-C3N4復(fù)合材料在100 min時(shí)降解10 mg/L的MO可達(dá)90%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單純CN的降解效率,并有良好的穩(wěn)定性。CdIn2S4/g-C3N4復(fù)合材料光催化機(jī)理的探討發(fā)現(xiàn),在光解染料的過(guò)程中,起主要作用的是空穴和超氧自由基。
  2.通過(guò)簡(jiǎn)單的沉淀法制備了不同比例的Z

4、nS/g-C3N4復(fù)合型光催化材料,采用XRD、TEM、UV-Vis DRS、PL等方法對(duì)制備的復(fù)合材料進(jìn)行了表征,結(jié)果表明,ZnS微球成功修飾到g-C3N4納米片的表面,并形成了緊密的接觸面。光催化分解水制氫實(shí)驗(yàn)表明,所制備的所有復(fù)合樣品的產(chǎn)氫活性都明顯優(yōu)于單純的ZnS和g-C3N4,當(dāng)ZnS含量為50%時(shí)產(chǎn)氫效率最優(yōu),達(dá)到194μmol·h-1·g-1,并具有良好的穩(wěn)定性。ZnS/g-C3N4復(fù)合材料的光催化機(jī)理研究顯示,該復(fù)合材料

5、的光催化活性顯著提高的主要原因是,ZnS和 g-C3N4之間具有協(xié)同作用,從而有助于光生載流子的分離。
  3.采用水熱法制備了g-C3N4/C/ZnIn2S4三元復(fù)合納米光催化材料,這是首次以納米碳作為電子介質(zhì)構(gòu)建 Z-型光催化體系。通過(guò) XRD、XPS、TEM、FT-IR、PL、BET、UV-Vis DRS等方法對(duì)三元復(fù)合納米材料進(jìn)行了表征,結(jié)果表明,g-C3N4、C、ZnIn2S4三者有效復(fù)合為 ZnIn2S4/C/g-C3

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