石墨相氮化碳的制备及其光催化性能的研究_史振涛

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1、第３６卷第９期武汉理工大学学报Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．９２０１４年９月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＷＵＨＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＳｅｐｔ．２０１４ｄｏｉ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－４４３１．２０１４．０９．０２２石墨相氮化碳的制备及其光催化性能的研究史振涛１，２，王瑾１，２，许士洪１，２，李晔３（１．东华大学环境科学与工程学院，上海２０１６２０；２．东华大学国家环境保护纺织污染防治工程技术中心，上海２０１６２０；３

2、．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉４３００７０）摘要：通过煅烧双氰胺制备了一种具有优异可见光活性的石墨相氮化碳（ｇ－Ｃ３Ｎ４）光催化剂。紫外－可见吸收光谱表明，该光催化剂的吸收边在４６０ｎｍ左右（Ｅｇ＝２．７ｅＶ）。该光催化剂采用Ｘ射线衍射图谱、扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜等进行表征分析。结果表明，该光催化剂为石墨相，呈片层状结构，颗粒粒径约为５～７ｎｍ。甲基橙溶液的降解实验结果表明，其在２．５ｈ内降解率可达８６．２％。另外，还对该光催化剂的催化机理进行了探究。结果表明，在催化降解过程中起主要作用的是ｈ＋和·Ｏ－。２关键词

3、：石墨相氮化碳；双氰胺；催化剂；可见光中图分类号：ＴＱ４２６文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－４４３１（２０１４）０９－０１２０－０５ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＧｒａｐｈｉｔｅＰｈａｓｅＣａｒｂｏｎＮｉｔｒｉｄｅ１，２，ＷＡＮＧＪｉｎ１，２，ＸＵＳｈｉ－ｈｏｎｇ１，２，ＬＩＹｅ３ＳＨＩＺｈｅｎ－ｔａｏ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤｏｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ

4、ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒｆｏｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＴｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｉｎＴｅｘｔｉｌｅＩｎｄｕｓｔｒｙ，ＤｏｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｅｔａｌ－ｆｒｅｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｇ－Ｃ３Ｎ４ｗｉｔｈｌａｙｅｒｓｔｒ

5、ｕｃｔｕｒｅｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｃａｌｃｉｎｉｎｇｄｉｃｙａｎｄｉａｍｉｄｅ，ｓｈｏｗｉｎｇｈｉｇｈｖｉｓｉｂｌｅ－ｌｉｇｈｔｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｉｎｗａｔｅｒ．Ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ（ＸＲＤ）、ｓｃａｎ－ｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）ａｎｄｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＨＲＴＥＭ）ｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒ－ｉｚｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔ

6、ｕｒｅｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｇ－Ｃ３Ｎ４．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｉｓｇｒａｐｈｉｔｅ－ｌｉｋｅｃａｒｂｏｎｎｉｔｒｉｄｅａｎｄｔｈｅｓｉｚｅｏｆｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｓａｂｏｕｔ５～７ｎｍ．ＴｈｅｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆＵＶ－ｖｉｓａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｅｄｇｅｏｆｔｈｅｇ－Ｃ３Ｎ４ｉｓ４６０ｎｍ，ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｂａｎｄｇａｐｅｎｅｒｇｙｏｆ２．７ｅＶ．Ｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ

7、ｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｉｎｗａｔｅｒｓｈｏｗ＋ｔｈａｔｉｔｓｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃａｎｒｅａｃｈ８６．２％ｉｎ２．５ｈ．Ｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｈａｎｄ·Ｏ－２ｐｌａｙａｍａｊｏｒｒｏｌｅｉｎｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｉｎｗａｔｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇ－Ｃ３Ｎ４；ｄｉｃｙａｎｏｄｉａｍｉｄｅ；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ；ｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔ近年来，随着现代工业化的迅速发展，人们对能源的需求日益增大，

8、消耗了大量的煤、石油、天然气等不可再生的化石燃料，并排放出ＣＯ２、ＳＯ２、ＮＯＸ等温室气体和有毒气体，造成严重的能源危机和环境恶化等问［１－２］题，使人类面临严峻的生存挑战。半导体光催化剂通过直接利用太阳光来驱动一系列重