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g-C_(3)N_(4)基异质结光还原CO_(2)的研究进展
1
作者 任富彦 孙振 +3 位作者 马涛 张浩 卫萌 陈帅 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期40-52,共13页
光催化技术能够将CO_(2)转化为有价值的烃类化合物,为解决化石燃料短缺和全球变暖问题提供了新的途径。然而,传统半导体光催化剂由于比表面积小和吸附CO_(2)能力不足,效果有限。g-C_(3)N_(4)凭借其无毒、高稳定性和低成本特性,在光催化... 光催化技术能够将CO_(2)转化为有价值的烃类化合物,为解决化石燃料短缺和全球变暖问题提供了新的途径。然而,传统半导体光催化剂由于比表面积小和吸附CO_(2)能力不足,效果有限。g-C_(3)N_(4)凭借其无毒、高稳定性和低成本特性,在光催化领域备受关注。尽管纯g-C_(3)N_(4)的光催化效率受到光生电子/空穴对快速复合、比表面积小和光吸收不足的制约,但通过与大带隙半导体形成异质结构,g-C_(3)N_(4)的电荷分离、比表面积和光吸收能力得到了显著增强。这种基于g-C_(3)N_(4)的异质结构包括半导体支持型、炭材料支持型、非金属支持型以及金属有机骨架支持型,它们在CO_(2)光转换中展现出巨大潜力。然而,改性g-C_(3)N_(4)基异质结构在CO_(2)光转换中仍面临挑战,需要进一步的研究和设计创新。这篇综述强调了基于g-C_(3)N_(4)的异质结构在环保且可持续的CO_(2)还原方法中的重要作用。 展开更多
关键词 g-c_(3)n_(4) 光还原CO_(2) 异质结 半导体材料 金属有机框架
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钙钛矿型LaCoO_(3)/g-C_(3)N_(4)异质结的构建及其光催化降解性能
2
作者 白颖琪 赵华 +2 位作者 李会鹏 任欣然 李军 《无机化学学报》 北大核心 2025年第3期480-490,共11页
首先采用柠檬酸辅助溶胶-凝胶法制备钴酸镧(LaCoO_(3),LCO),并利用水热法制备LaCoO_(3)/g-C_(3)N_(4)(LCO/CN)p-n型异质结复合光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis D... 首先采用柠檬酸辅助溶胶-凝胶法制备钴酸镧(LaCoO_(3),LCO),并利用水热法制备LaCoO_(3)/g-C_(3)N_(4)(LCO/CN)p-n型异质结复合光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和光致发光(PL)光谱对LCO/CN进行了表征,评价了其对盐酸四环素(TC)的光催化降解性能,同时使用自由基捕获剂验证了光催化反应中起作用的活性基团,并推测了反应机理。结果表明,LCO和CN的复合显著增强了CN的光催化活性,当二者质量比为10%时制备的10%LCO/CN呈现出最佳的光催化性能,在120 min内对10 mg·L^(-1)TC的降解率高达96.2%,反应速率常数达到0.01893 min^(-1),分别是CN和LCO的3.04倍和1.93倍。3次循环回收实验结果显示,10%LCO/CN对TC的降解率下降得较少,表明该催化剂具有良好的稳定性和实用性。 展开更多
关键词 g-c_(3)n_(4) LaCoO_(3) 盐酸四环素 异质结 光催化
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多孔异质结g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)光催化剂的制备及其光催化性能研究
3
作者 王智远 田伟光 +6 位作者 余伟 刘忠将 王润兵 付宇奇 薛成斌 江寒梅 贾碧 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期12096-12103,共8页
环境污染是工业生产过程中亟需解决的一项重要问题,通过生物模板法合成了多孔异质结g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)光催化剂,在降解甲基橙废水过程中显示高效的光催化性能。酵母菌作为软模板剂为材料提供了多孔结构和大比表面积,增加了水溶液中... 环境污染是工业生产过程中亟需解决的一项重要问题,通过生物模板法合成了多孔异质结g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)光催化剂,在降解甲基橙废水过程中显示高效的光催化性能。酵母菌作为软模板剂为材料提供了多孔结构和大比表面积,增加了水溶液中活性反应位点;同时,g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)异质结结构作为电子转移通道,太阳光照射时,在内电场和库伦力作用下,氧化还原性较弱的电子和空穴互相结合,氧化还原能力较强的电子-空穴对保留下来。自由基捕获实验揭示了光照条件下复合材料周围出现的·OH和O_(2)^(-)分子,是光催化降解过程的主要作用成分。因此,生物模板法制备的多孔异质结g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)是一种具有前景的降解有机染料废水的光催化剂。 展开更多
关键词 石墨相g-c_(3)n_(4) tio_(2) 多孔结构 异质结光催化剂
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AgCoO_(2)/g-C_(3)N_(4)催化剂的制备及其协同H2O_(2)光催化降解四环素的研究
4
作者 李硕 李育珍 +3 位作者 夏云生 孙兆欣 兰博荣 马泽瑶 《现代化工》 北大核心 2025年第2期209-215,共7页
通过湿式浸渍法合成二元AgCoO_(2)/g-C_(3)N_(4)催化剂,以四环素为目标污染物,评价了AgCoO_(2)/g-C_(3)N_(4)协同H_(2)O_(2)的光催化活性。结果表明,在可见光条件下,AgCoO_(2)/g-C_(3)N_(4)协同H_(2)O_(2)降解四环素的效果显著,最佳降... 通过湿式浸渍法合成二元AgCoO_(2)/g-C_(3)N_(4)催化剂,以四环素为目标污染物,评价了AgCoO_(2)/g-C_(3)N_(4)协同H_(2)O_(2)的光催化活性。结果表明,在可见光条件下,AgCoO_(2)/g-C_(3)N_(4)协同H_(2)O_(2)降解四环素的效果显著,最佳降解效率达到92.19%;同时催化剂表现出良好的循环稳定性和较宽的pH适应范围。此外,对光催化剂的结构、微观形貌和光学特性进行表征分析,AgCoO_(2)的引入改善了g-C_(3)N_(4)的光响应范围及光生载流子的分离性能。 展开更多
关键词 g-c_(3)n_(4) 四环素 降解 异质结
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Z型异质结1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)的构建及可见光催化降解甲基橙 被引量：2
5
作者 卜义夫 刘思乐 +3 位作者 闫海生 吴静 田川 陶洋 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期170-182,共13页
以三聚氰胺和3-氨基-1,2,4-三唑为原料,通过直接热聚合法制备1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料。通过XRD,XPS,SEM等表征手段对光催化材料的晶型、化学组成、形貌以及光电化学性质等进行表征。以甲基橙(MO)为目标污染物,... 以三聚氰胺和3-氨基-1,2,4-三唑为原料,通过直接热聚合法制备1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料。通过XRD,XPS,SEM等表征手段对光催化材料的晶型、化学组成、形貌以及光电化学性质等进行表征。以甲基橙(MO)为目标污染物,500 W氙灯作为可见光光源,研究1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料的光催化活性,同时通过活性物质捕捉实验和电子顺磁共振波谱(e1ectron spin resonance,ESR)表征研究体系的活性物质。结果表明:一维g-C_(3)N_(5)纳米棒和二维g-C_(3)N_(4)纳米片的无序堆叠增加了活性位点的数量,g-C_(3)N_(5)与g-C_(3)N_(4)之间Z型异质结的形成,提高其对可见光的吸收强度和光谱范围,抑制了光电子-空穴的复合,g-C_(3)N_(5)与g-C_(3)N_(4)相似的π-π^(*)共轭体系的相互叠加降低了电荷转移的传质阻力,提高了其光催化活性。可见光照射30 min,20 mg的1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)光催化材料对50 mL浓度为10 mg/L的MO溶液几乎降解完全,反应的表观速率常数为0.14836 min^(-1),循环使用5次后,1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)光催化材料对MO的光催化降解率为92.2%,这说明其具有良好的稳定性。活性物质捕捉实验和ESR表征表明:1D/2D g-C_(2)N_(5)/g-C_(3)N_(4)光催化材料光催化降解MO体系的主要活性物质是·O_(2)^(-)和h^(+),且MO的光催化降解反应是一个复杂的断键和氧化过程。 展开更多
关键词 光催化降解 直接热聚合 1D/2D g-c_(3)n_(5)/g-c_(3)n_(4) 异质结 π-π^(*)共轭 甲基橙 Z型机制
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原位合成S型氮缺陷ZnWO_(4)/g-C_(3)N_(4)异质结及CO_(2)光还原性能
6
作者 秦建宇 安月皎 张艳峰 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第12期17-18,共2页
通过半导体光催化将CO_(2)转化为可储存的太阳能燃料是解决温室效应和资源短缺问题的有效策略。然而,光生载流子的快速复合严重限制了单组分催化剂的CO_(2)还原能力。合成具有缺陷的S型异质结可以有效地分离光生电子和空穴,增强对非极... 通过半导体光催化将CO_(2)转化为可储存的太阳能燃料是解决温室效应和资源短缺问题的有效策略。然而,光生载流子的快速复合严重限制了单组分催化剂的CO_(2)还原能力。合成具有缺陷的S型异质结可以有效地分离光生电子和空穴,增强对非极性分子的吸附和活化。本文采用原位合成的方法构建了具有缺陷的S型ZnWO_(4)/g-C_(3)N_(4)异质结。结果表明,CO_(2)还原产生CO的速率高达232.4μmol·g^(-1)·h^(-1),选择性接近100%,分别是原始ZnWO_(4)和g-C_(3)N_(4)的11.6倍和8.5倍。原位XPS和功函数分析证明了S型电荷转移路径。S型异质结实现了电子-空穴的有效空间分离,促进了CO_(2)的还原。原位ESR表明CO_(2)分子被氮空位吸附,氮空位是光催化反应中的电子受体,有利于电子捕获和分离。S型电荷转移模式和氮空位共同促进了CO_(2)高效还原。这项工作为了解S型电荷转移机理和缺陷在调节CO_(2)还原活性方面的协同作用提供了重要见解。 展开更多
关键词 S型异质结 ZnWO_(4) g-c_(3)n_(4) 氮空位 CO_(2)光还原
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g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)WO_(6)复合光催化剂的制备及其催化还原Cr(Ⅵ)试验研究
7
作者 秦玉馨 查雨心 +6 位作者 何新雨 史小舟 陈琳 陈国壮 马越 马丙瑞 李金成 《湿法冶金》 北大核心 2025年第1期100-110,共11页
研究了采用水热法制备g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)WO_(6)复合光催化剂,并探究了其在可见光下催化还原Cr(Ⅵ)的性能及机制。结果表明:g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)WO_(6)为纳米片堆积成的花瓣状结构,比表面积比g-C_(3)N_(4)和Bi_(2)WO_(6)更大,可为光催... 研究了采用水热法制备g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)WO_(6)复合光催化剂,并探究了其在可见光下催化还原Cr(Ⅵ)的性能及机制。结果表明:g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)WO_(6)为纳米片堆积成的花瓣状结构,比表面积比g-C_(3)N_(4)和Bi_(2)WO_(6)更大,可为光催化反应提供更多活性位点;在40 min黑暗条件下,g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)WO_(6)对Cr(Ⅵ)的吸附率为43.2%,其吸附行为符合准二级动力学模型;可见光照射100 min后,g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)WO_(6)对Cr(Ⅵ)的光催化还原率为81.3%,其光催化还原过程符合准一级动力学模型;g-C_(3)N_(4)与Bi_(2)WO_(6)复合后形成了Z型异质结,拓宽了其光吸收范围,促进了光生电子-空穴的分离,从而显示出优异的可见光催化活性。 展开更多
关键词 复合光催化剂 还原 g-c_(3)n_(4)/Bi_(2)WO_(6) 制备 Cr(Ⅵ) Z型异质结 水热法
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Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料的制备及性能研究
8
作者 李晶 张赵越 +2 位作者 蔡志雄 王晨鹏 马天慧 《黑龙江工程学院学报》 2025年第1期1-8,28,共9页
类石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))具有廉价易得、易于制备、能带可调的优点,但其比表面积相对较小、结构缺陷多以及光生载流子易复合等缺点限制了它的光催化应用。文中分别以尿素和三聚氰胺作为前驱体制备了g-C_(3)N_(4)(A)和g-C_(3)N_(4)(... 类石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))具有廉价易得、易于制备、能带可调的优点,但其比表面积相对较小、结构缺陷多以及光生载流子易复合等缺点限制了它的光催化应用。文中分别以尿素和三聚氰胺作为前驱体制备了g-C_(3)N_(4)(A)和g-C_(3)N_(4)(B),并与Fe_(2)O_(3)构建Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合结构。扫描电子显微镜(SEM)照片显示Fe_(2)O_(3)和g-C_(3)N_(4)(A)复合成紧密的絮状结构,这有利于提高g-C_(3)N_(4)的比表面积。紫外可见漫反射谱显示g-C_(3)N_(4)与Fe_(2)O_(3)复合后,其吸收边发生红移。以上这些变化均有利于增强复合材料的光催化性能。结果表明:10%Fe_(2)O_(3)/90%g-C_(3)N_(4)(A)的光催化效果最好,其降解速率常数是单一相g-C_(3)N_(4)(A)的1.44倍,是单一相g-C_(3)N_(4)(B)的3.71倍,是单一相Fe_(2)O_(3)的2.34倍。 展开更多
关键词 g-c_(3)n_(4) 罗丹明B 光催化剂 污染物降解 异质结
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静电纺丝法合成S型异质结CoTiO_(3)/g-C_(3)N_(4)纳米纤维及其增强的可见光光催化活性研究
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作者 杨令坤 李宗军 +2 位作者 王鑫 李铃铃 陈哲 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第4期237-249,共13页
随着社会的高速发展,化石燃料的消耗量急剧上升,这不仅导致了能源的短缺,而且引发了二氧化碳(CO_(2))及其他有害气体的过量排放,造成环境污染.利用太阳能将CO_(2)光催化转化为碳基燃料是解决上述问题的一种有效途径.在众多半导体光催化... 随着社会的高速发展,化石燃料的消耗量急剧上升,这不仅导致了能源的短缺,而且引发了二氧化碳(CO_(2))及其他有害气体的过量排放,造成环境污染.利用太阳能将CO_(2)光催化转化为碳基燃料是解决上述问题的一种有效途径.在众多半导体光催化材料中,钙钛矿氧化物(CoTiO_(3))由于具有独特的电子和晶体结构以及较好的稳定性而备受关注.然而,由于单一半导体光催化剂中光生电子-空穴对的复合率较高,导致其催化还原CO_(2)的能力有限,制约了其在可见光催化反应中的实际应用.研究发现,构建异质结是提高半导体光催化还原CO_(2)效率的重要策略之一,因此寻找可与CoTiO_(3)能带结构很好匹配的半导体材料至关重要.近年来,有机聚合物g-C_(3)N_(4)因具有独特的层状结构、较好的热稳定性和化学稳定性,对可见光响应性能良好而受到人们的关注.本研究旨在构建g-C_(3)N_(4)与CoTiO_(3)的S型异质结,以优化体系中光生载流子分离效率,从而有效提升光催化性能.本文首先采用静电纺丝法制备出CoTiO_(3)纳米纤维,然后通过一步煅烧法构建CoTiO_(3)/g-C_(3)N_(4)S型异质结光催化剂.X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电镜和透射电镜结果证实成功制得了CoTiO_(3)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂.在可见光照射下,测试了不同CoTiO_(3)质量百分含量(0.5%,1%,1.5%,2%和3%,命名为0.5%CTO/CN,1%CTO/CN,1.5%CTO/CN,2%CTO/CN和3%CTO/CN)的CoTiO_(3)/g-C_(3)N_(4)S型异质结光催化剂对CO_(2)的还原能力(反应时间为4 h).结果发现,2%CTO/CN催化剂显示出最高的光催化性能,其催化生成CO和CH4的产率分别为46.5和0.825 mol g^(-1) h^(-1),且生成CO的选择性为98.3%.同时,为了进一步验证光催化性能增强规律,作为补充实验,进行了盐酸四环素(TCH)、土霉素(OTC)和氧氟沙星(OFX)光催化降解实验.结果表明,2%CTO/CN表现出最高的光催化降解效率,2%CTO/CN在光催化CO_(2)还原和抗生素降解方面均表现出较好的催化性能,这归因于g-C_(3)N_(4)与CoTiO_(3)之间S型异质结的形成.此外,为了讨论光催化还原CO_(2)的选择性,采用原位红外和理论计算得到中间体的活化过程及其吉布斯自由能,并利用同位素标定实验进一步确认了光催化还原CO_(2)反应产物中碳源均来自于CO_(2)气氛.经过稳态荧光、时间分辨荧光、瞬态光电流响应和电化学阻抗图谱测试进一步验证表明,2%CTO/CN异质结的形成降低了光生电子-空穴对的复合率和界面电荷转移电阻,为电荷转移提供了更好的路径,从而提高了光催化性能.为了深入探究S型异质结的反应机理,通过原位X射线光电子能谱、原位电子顺磁共振和密度泛函理论计算研究了光照前后界面处电子流向.具体来说,在g-C_(3)N_(4)和CoTiO_(3)接触之前,g-C_(3)N_(4)的功函数小于CoTiO_(3),费米能级高于CoTiO_(3);当g-C_(3)N_(4)和CoTiO_(3)接触时,电子会从g-C_(3)N_(4)转移到CoTiO_(3),直到它们的费米能级达到平衡.此时,g-C_(3)N_(4)侧的界面电子耗尽,CoTiO_(3)侧的界面电子富集,使g-C_(3)N_(4)的带边向上弯曲带正电,而CoTiO_(3)的带边向下弯曲带负电.从而,在CTO/CN的界面处形成了内建电场(IEF),阻碍电子从g-C_(3)N_(4)向CoTiO_(3)的持续流动.光照时,光子同时被CoTiO_(3)和g-C_(3)N_(4)吸收,激发电子从价带跃迁至相应的导带.随后,在形成的IEF驱动下,CoTiO_(3)中的光生电子倾向于迁移到g-C_(3)N_(4),与g-C_(3)N_(4)中的光生空穴结合,使得体系中还原性和氧化性更强的电子和空穴得以保留,从而进一步提高光催化性能.综上,S型电荷转移途径不仅促进了光生载流子的分离,使得更多电子参与反应,而且同时保留了还原性和氧化性较强光生电子和空穴,因此,CTO/CN在光催化还原CO_(2)和降解抗生素方面表现出较好的性能.本文为基于g-C_(3)N_(4)的S型异质结材料在CO_(2)光还原和抗生素降解领域的应用提供参考. 展开更多
关键词 静电纺丝 S型异质结 g-c_(3)n_(4) 光催化降解 光催化还原CO_(2)
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金属有机骨架和g-C_(3)N_(4)共掺杂改性TiO_(2)光催化性能
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作者 李宁 臧书杰 +1 位作者 蒋托红 赵鹬 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1941-1948,共8页
以钛酸四丁酯、三聚氰胺、二甲基咪唑和Co(NO_(3))_(2)•6H_(2)O为原料,采用溶胶-凝胶法、高温煅烧法,将类石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))和二甲基咪唑钴(ZIF-67)与TiO_(2)共掺杂,制备了TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67光催化剂。采用XRD、XPS... 以钛酸四丁酯、三聚氰胺、二甲基咪唑和Co(NO_(3))_(2)•6H_(2)O为原料,采用溶胶-凝胶法、高温煅烧法,将类石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))和二甲基咪唑钴(ZIF-67)与TiO_(2)共掺杂,制备了TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67光催化剂。采用XRD、XPS、SEM和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67进行了表征,对TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67光催化降解甲基橙的催化活性进行了评价,并对其催化机理进行了推测。结果表明,TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67同时包含锐钛矿及少量金红石相TiO_(2)、g-C_(3)N_(4)及ZIF-67;g-C_(3)N_(4)的加入使TiO_(2)的带隙降至2.45 eV,ZIF-67将带隙进一步降至1.91 eV;g-C_(3)N_(4)和ZIF-67的共掺杂降低了带隙,显著提高了TiO_(2)可见光吸收范围(492~649 nm);TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67形成了Ⅱ型异质结,TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)与金属有机骨架的结合增强了TiO_(2)光催化降解甲基橙的能力。Co质量分数21.5%的TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67-2具有最佳的光催化降解甲基橙活性,在可见光照射40 min时,甲基橙降解率可达79.92%,3次循环后甲基橙降解率为58.86%(90 min),光催化反应对ZIF-67的结晶度有所影响,进而影响了循环时的光催化活性。 展开更多
关键词 光催化 溶胶-凝胶法 高温煅烧法 tio_(2) g-c_(3)n_(4) ZIF-67 功能材料
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可见光响应TiO_(2)改性g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料的制备与性能 被引量：7
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作者 刘威 张淑婷 +1 位作者 卢秋莹 张家杰 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第12期1064-1070,共7页
采用热聚合法结合溶胶法制备了TiO_(2)改性g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱仪以及光致发光(PL)光谱仪等对其结构和性能进行了表征,研究了其对有机染料亚甲基蓝(MB)溶液... 采用热聚合法结合溶胶法制备了TiO_(2)改性g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱仪以及光致发光(PL)光谱仪等对其结构和性能进行了表征,研究了其对有机染料亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解活性。结果表明,TiO_(2)颗粒分布在g-C_(3)N_(4)的片层表面与其形成稳固的异质结结构,g-C_(3)N_(4)和TiO_(2)之间具有强烈的协同作用,提高了光催化材料在可见光区域的响应强度,并且有效地阻止了光催化材料中光生电子和空穴的复合,大大提高了催化剂的光催化反应效率。在可见光照射下,3.0 g g-C_(3)N_(4)制备的异质结复合材料对MB的降解率可达90.3%,与纯g-C_(3)N_(4)相比光催化性能有显著提高。循环测试表明该异质结光催化材料具有很好的光催化稳定性。 展开更多
关键词 可见光响应 二氧化钛(tio_(2)) 石墨相氮化碳(g-c_(3)n_(4)) 异质结 光催化
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g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合材料的制备及可见光催化降解硝基苯 被引量：1
12
作者 秦于伟 王南 +3 位作者 王松 薛祥 林雪 王宝辉 《当代化工》 CAS 2024年第3期611-614,644,共5页
采用原位合成法在TiO_(2)纳米管上沉积g-C_(3)N_(4)对材料进行改性,通过改变尿素的质量浓度制备了一系列不同负载量的g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合材料(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g·L^(-1)g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)NTs),然后在可见光条件... 采用原位合成法在TiO_(2)纳米管上沉积g-C_(3)N_(4)对材料进行改性,通过改变尿素的质量浓度制备了一系列不同负载量的g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合材料(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g·L^(-1)g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)NTs),然后在可见光条件下考察了g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合材料光催化降解硝基苯的性能,并对材料做了相关的表征分析和自由基清除实验。结果表明:将g-C_(3)N_(4)负载到TiO_(2)纳米管上可以显著提高光催化活性,可能是由于g-C_(3)N_(4)和TiO_(2)之间形成了异质结,延长了载流子的寿命,阻碍了电子与空穴的复合,从而提升了复合材料的光催化活性。 展开更多
关键词 g-c_(3)n_(4)/tio_(2) 硝基苯 异质结 光催化
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Ⅱ型TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)异质结的构筑促进高效光催化U(Ⅵ)还原 被引量：4
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作者 粟阳藩 吴林珍 +6 位作者 李依林 李蕊 何攀 张玲 张友魁 雷洁红 段涛 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第4期689-698,共10页
采用水热法将TiO_(2)纳米片修饰在中空管状g-C_(3)N_(4)上制备了TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)(T-CN)复合催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和光电流响应等对其形貌、结构和光物理性能进... 采用水热法将TiO_(2)纳米片修饰在中空管状g-C_(3)N_(4)上制备了TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)(T-CN)复合催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和光电流响应等对其形貌、结构和光物理性能进行了表征。结果表明,TiO_(2)纳米片均匀地分散在中空管状g-C_(3)N_(4)表面,两者紧密结合形成异质结。TiO_(2)与g-C_(3)N_(4)的质量比为20%时制得的T-CN-20复合催化剂在60 min内对U的去除率为85.64%,是纯相g-C_(3)N_(4)的6.7倍。在10倍高浓度阳离子共存条件下的去除率仍大于69.8%,且具有优良的结构稳定性。对光催化产物分析可知,T-CN将U还原为难溶的U(63.68%)以去除铀,可有效解决含铀核废水中的U污染问题。根据能带理论分析,提出了复合催化剂异质结的Ⅱ型光催化机理。 展开更多
关键词 光催化 tio_(2)/g-c_(3)n_(4) Ⅱ型异质结 铀还原 核废水
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g-C_(3)N_(4)基S型异质结的构建及其光催化性能研究
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作者 申建宇 刘成宝 +5 位作者 郑磊之 陈丰 钱君超 邱永斌 孟宪荣 陈志刚 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1077-1085,1097,共10页
为了解决日益严重的环境污染和能源短缺等问题,基于半导体的光催化技术利用太阳能为环境修复和能源储存提供了一种“绿色”可持续的方案。首先介绍了g-C_(3)N_(4)的优点和局限性,以及S型半导体的优势与不足,接着介绍了g-C_(3)N_(4)基S... 为了解决日益严重的环境污染和能源短缺等问题,基于半导体的光催化技术利用太阳能为环境修复和能源储存提供了一种“绿色”可持续的方案。首先介绍了g-C_(3)N_(4)的优点和局限性,以及S型半导体的优势与不足,接着介绍了g-C_(3)N_(4)基S型异质结的电子结构和光催化性质,综述了基于不同类型g-C_(3)N_(4)的S型异质结光催化材料构建和光催化性能的提升策略,并梳理了其部分应用。最后,综述了基于g-C_(3)N_(4)的S型异质结面临的挑战和未来发展趋势,有望为g-C_(3)N_(4)基S型异质结光催化材料的开发和实际应用提供重要的参考。 展开更多
关键词 g-c_(3)n_(4) S型异质结 光催化 复合材料
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ZnO/g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料的制备及对吡啶的降解 被引量：7
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作者 唐贝 《无机盐工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期133-142,共10页
采用蒸发溶剂-高温热聚合法制备了ZnO/g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料,采用XRD、FTIR、TEM、XPS、UV-vis DRS、PL、TPC和EIS等表征技术对其进行了详细系统的表征,评价了ZnO/g-C_(3)N_(4)光催化降解吡啶的活性和稳定性,采用L_(9)(3^(4))... 采用蒸发溶剂-高温热聚合法制备了ZnO/g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料,采用XRD、FTIR、TEM、XPS、UV-vis DRS、PL、TPC和EIS等表征技术对其进行了详细系统的表征,评价了ZnO/g-C_(3)N_(4)光催化降解吡啶的活性和稳定性,采用L_(9)(3^(4))正交实验考察了不同因素对光催化性能的影响,并对光催化机理进行了探讨。XPS和TEM结果证明了ZnO和g-C_(3)N_(4)之间异质结的形成,异质结的形成有效促进了光电子-空穴的分离,提高了光吸收,拓宽了光谱范围。在ZnO/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂投加量为50 mg、ZnO与g-C_(3)N_(4)质量比为1∶2、吡啶初始质量浓度为20 mg/L和体系p H为7.0的条件下,可见光照射60 min后ZnO/g-C_(3)N_(4)对吡啶的光催化降解率达到了98.9%,循环使用5次后光催化降解率为97.3%,具有良好的稳定性。ZnO/g-C_(3)N_(4)光催化降解吡啶主要依赖于活性基团超氧自由基(·O_(2)^(-))和空穴(h^(+))的作用。 展开更多
关键词 ZnO/g-c_(3)n_(4) 光催化 异质结 吡啶
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TiO_(2)@C/g-C_(3)N_(4)的制备及其光催化降解四环素 被引量：2
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作者 张霞 要丹妮 +2 位作者 张灏昱 张晗 黄姝姝 《分子催化（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期342-351,共10页
采用一步煅烧法制备了二元异质结光催化剂TiO_(2)@C/g-C_(3)N_(4),运用XRD、TEM、XPS和能带结构分析等多种技术手段对其进行了表征,考察了TiO_(2)@C/g-C_(3)N_(4)在模拟可见光照射下对四环素(TC)的光催化降解性能.表征结果显示:TiO_(2)@... 采用一步煅烧法制备了二元异质结光催化剂TiO_(2)@C/g-C_(3)N_(4),运用XRD、TEM、XPS和能带结构分析等多种技术手段对其进行了表征,考察了TiO_(2)@C/g-C_(3)N_(4)在模拟可见光照射下对四环素(TC)的光催化降解性能.表征结果显示:TiO_(2)@C附着在g-C_(3)N_(4)表面上,二者之间形成了传统Ⅱ型异质结.实验结果表明:TiO_(2)@C/g-C_(3)N_(4)催化剂比g-C_(3)N_(4)和TiO_(2)@C催化剂具有更高的光催化活性,在TC质量浓度20 mg·L^(-1),GTC-2(Ti_(3)C_(2)的重量为0.06 g)加入量0.3 g的条件下,经光照射80 min后,TC去除率可达87.3%,速率常数为0.026 min^(−1);经过5次循环实验后,TC去除率从87.3%略微降低至80%,表现出良好的稳定性和可重复利用性.GTC-2光催化降解TC过程中发生的氧化还原反应分别在TiO_(2)@C和g-C_(3)N_(4)的表面进行,TiO_(2)@C与g-C_(3)N_(4)之间高度紧密的接触面形成了Ⅱ型异质结,实现了电子和空穴的快速分离,降低了二者在催化剂内部的复合速率,提高了催化性能.电子自旋顺磁共振谱(EPR)测试结果表明,TC降解过程中起主要作用的活性物质有超氧自由基(·O_(2)−)、空穴(h^(+))及羟基自由基(·OH). 展开更多
关键词 tio_(2)@C/g-c_(3)n_(4) 异质结 四环素 光催化降解
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g-C_(3)N_(4)/{001}TiO_(2)异质结增强光催化剂降解MO 被引量：1
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作者 郝欣 田景芝 +2 位作者 赵云鹏 荆涛 齐海燕 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2023年第8期1854-1863,共10页
光催化技术因其反应条件温和而成为一种很有应用前景的污染物处理技术。本文采用热聚合法制备2D/2D石墨相氮化碳负载二氧化钛(g-C_(3)N_(4)/{001}TiO_(2))复合催化剂。通过XRD、FTIR、TEM、SEM、XPS和EIS等测试手段探究了g-C_(3)N_(4)和... 光催化技术因其反应条件温和而成为一种很有应用前景的污染物处理技术。本文采用热聚合法制备2D/2D石墨相氮化碳负载二氧化钛(g-C_(3)N_(4)/{001}TiO_(2))复合催化剂。通过XRD、FTIR、TEM、SEM、XPS和EIS等测试手段探究了g-C_(3)N_(4)和{001}TiO_(2)的微观形貌、结构、光生载流子的分离和迁移、催化机理以及之间异质结的成功构建。在氙灯模拟可见光下,对浓度为10 mg/L的甲基橙(MO)溶液进行降解测试,15-g-C_(3)N_(4)/{001}TiO_(2)的光催化活性最高。此外,研究表明含有不规则多孔状的g-C_(3)N_(4)/{001}TiO_(2)复合催化剂能有效的抑制光生电子-空穴对的复合,促进对太阳光的利用率,从而提高光催化活性。本研究为制备高效异质结光催化剂提供了新的方法。 展开更多
关键词 热聚合法 g-c_(3)n_(4) {001}tio_(2) 光催化 水处理
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g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)可见光催化降解磺胺甲恶唑的研究
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作者 徐昕璇 胡涛 +3 位作者 周海东 叶宓煊 许韵嘉 崔锦裕 《能源研究与信息》 CAS 2024年第1期1-10,共10页
以TiO_(2)颗粒和三聚氰胺为原料,采用高温煅烧法制备g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合光催化材料,研究其对仿生生态系统中磺胺类抗生素的去除效果。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外可见分光光度... 以TiO_(2)颗粒和三聚氰胺为原料,采用高温煅烧法制备g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合光催化材料,研究其对仿生生态系统中磺胺类抗生素的去除效果。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外可见分光光度计(UV-visDRS)对g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)进行表征,并研究在可见光条件下g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)对溶液中磺胺甲恶唑(SMX)的光催化降解效果。结果表明,g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)具有良好的光催化活性,在可见光照射下,当g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)投加量为0.2 g·L-1时,对初始质量浓度为200μg·L-1的SMX的去除率可达84.3%。在相同条件下,而g-C_(3)N_(4)和TiO_(2)只能分别去除21.0%和16.0%的SMX,同时在仿生系统中12.37 g·m^(-2)g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)可以去除95.35%的SMX。通过质谱分析推测,SMX可能的降解路径分别为S—N键断裂、C—N键断裂、S—C键断裂、SMX的羟基化和SMX上氨基的硝化反应,两种可能的中间产物分别为对氨基苯磺酰胺和3-氨基-5-甲基异恶唑。 展开更多
关键词 g-c_(3)n_(4)/tio_(2) 光降解 仿生生态系统 抗生素 降解机制
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g-C_(3)N_(4)/BiVO_(4)异质结的制备及其在环境治理中的应用 被引量：1
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作者 尹香琴 《化学工程师》 CAS 2024年第4期38-43,共6页
通过负载法成功制备了g-C_(3)N_(4)/BiVO_(4)异质结,采用XRD、SEM、BET、UV-Vis DRS、Mott Schottky、SPV等技术对样品的结构与性质进行分析,以光催化降解RhB和光催化还原CO_(2)评价其光催化活性。结果表明,g-C_(3)N_(4)和BiVO_(4)能带... 通过负载法成功制备了g-C_(3)N_(4)/BiVO_(4)异质结,采用XRD、SEM、BET、UV-Vis DRS、Mott Schottky、SPV等技术对样品的结构与性质进行分析,以光催化降解RhB和光催化还原CO_(2)评价其光催化活性。结果表明,g-C_(3)N_(4)和BiVO_(4)能带结构匹配,能够组成“Z”型异质结,并有效提高光生载流子的分离效率,同时保留g-C_(3)N_(4)导带电子较强的还原性和BiVO_(4)价带空穴较强的氧化性,最终提高光催化活性,其中当g-C_(3)N_(4)的负载量为3%时,样品展现了最佳的光催化活性,在光催化降解RhB实验中,经过180min光照后,降解率达到95.3%,反应速率常数达到0.0166min^(-1);而在光催化还原CO_(2)的实验中,经过4h光照后,CO和O_(2)的产量达到70.2μmol·g^(-1)和45.6μmol·g^(-1),较纯g-C_(3)N_(4)和BiVO_(4)均明显提高。 展开更多
关键词 g-c_(3)n_(4)/BiVO_(4)异质结 光催化 RhB降解 CO_(2)还原
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TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)/CdS快速光催化降解氧四环素研究
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作者 汪智聪 杨艳玲 +3 位作者 柯洋 郑思颖 陈日耀 丁蕊 《海峡科学》 2024年第10期53-57,共5页
为减少抗生素废水对生态环境的危害,通过制备TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)/CdS光催化材料,研究对氧四环素的降解性能,探讨氧四环素初始浓度、材料投加量对降解的影响,并测试降解稳定性。结果表明,该材料对520 nm可见光具有响应;当初始浓度为10.... 为减少抗生素废水对生态环境的危害,通过制备TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)/CdS光催化材料,研究对氧四环素的降解性能,探讨氧四环素初始浓度、材料投加量对降解的影响,并测试降解稳定性。结果表明,该材料对520 nm可见光具有响应;当初始浓度为10.0 mg/L、材料投加量为1.0 mg/mL时,10 min可完全去除氧四环素,总有机碳去除率为83.1%;循环4次后,降解率依然保持稳定。 展开更多
关键词 tio_(2)/g-c_(3)n_(4)/CdS 氧四环素 光催化降解
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