g-c3n4基光催化剂的制备及性能的研究

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1、分类号：密级：学号：2015201021单位代码：10759石河子大学硕士学位论文g-C3N4基光催化剂的制备及性能的研究学位申请人曹有智指导教师王卫教授申请学位门类级别工学硕士学科、专业名称工业催化研究方向多相催化所在学院化学化工学院中国·新疆·石河子2018年6月PreparationandPropertiesofg-C3N4BasedPhotocatalystsADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringB

2、yCaoYou-zhi(IndustrialCatalysis)DissertationSupervisor:Prof.WangWeiJune,2018摘要由于人类过度燃烧化石能源造成了温室效应、能源匮乏和环境污染等问题，迫使人们不得不去寻找一种洁净的可再生能源。因此科学家们将目光投向了环境污染小、可再生和可重复使用的能源以及新兴能源。光催化被认为是通过太阳能生产可再生燃料和去除污染物最有希望的技术之一，半导体催化剂在降解污染物和产氢方面得到了广泛应用。在过去的几十年里，各种各样的光催化剂已经被开发出来。论文中，研究是以MoS2和g-C3N4材料为主并优化光催化性能。内容如下：(1)设计

3、一种高效而又稳定的光催化剂去直接解决环境污染是太阳能转换的一种理想方式。因此，一种简单有效的方法被提出——水热煅烧法，用廉价易得的三聚氰胺制备出了高活性的氮化碳。亮橙色管状氮化碳表现出了优异的光响应性、较高的光生电荷分离效率和显著的光降解活性（甲基橙），在可见光下，M-10-200-24-600表现出了最优异的光催化降解性能，在120min内降解了超过84%甲基橙。亮橙色和橙红色管状氮化碳的发现可以为高效光催化和太阳能转换提供了一个契机。(2)通过一种简单的方法合成了具有高效电荷分离能力的MoS2/g-C3N4复合催化剂。通过XRD图谱、FT-IR光谱、SEM、TEM和XPS等手段对其进

4、行表征分析。通过调节MoS2与双氰胺的摩尔比使其从0.08％增加到4％，MoS2/g-C3N4的形貌变化就可以很容易被观察到。在模拟太阳光照射下降解甲基橙。实验发现MoS2/g-C3N4样品的性能比纯g-C3N4高2-3倍。MoS2/g-C3N4性能的提高是由于其降低了光生电荷的复合率。(3)冷冻干燥与煅烧结合是制备体相掺杂多孔MoS2/g-C3N4一种简单可行的方案。与原始的g-C3N4相比较，在可见光下，体相掺杂多孔MoS2/g-C3N4异质结光催化剂展现出了高效光催化产氢气速率。产氢的速率达到了1640.3μmolg−1h−1，是原始g-C3N4的6倍多。多孔MoS2/g-C3N4

5、具有优异的光催化性能原因之一就是其独特的形貌结构，它能够提供较高的比表面积，暴露更多的活性位点。从结构、光学、电化学分析证实光催化剂活性提高其他原因是扩展了可见光吸收边和提高了光生电荷的分离效率。关键词：g-C3N4，MoS2，管状氮化碳，多孔，光催化IAbstractBecauseofthegreenhouseeffect,energyscarcityandenvironmentalpollutioncausedbytheexcessiveburningoffossilfuelsbyhumanbeings,theyhavetofindacleanrenewableenergysourc

6、e,soscientiststurnedtheirattentiontonewenergysources.Photocatalysisisconsideredasoneofthemostpromisingtechnologiesfortheproductionofrenewablefuelsandtheremovalofcontaminantsthroughsolarenergy.Semiconductorphotocatalystshavebeenwidelyusedinthedegradationofpollutantsandhydrogenproduction.Inthepastf

7、ewdecades,variousphotocatalystshavebeendeveloped.ThepapermainlystudiesMoS2andg-C3N4materialsandoptimizestheirphotocatalyticproperties.Thecontentisasfollows:(1)Designinganefficientandstablephotocatalysttodirectlyaddress