高催化性能g-C3N4光催化剂的制备与性能研究

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1、分类号：单位代码：１０１４０密级：公开学号：４０３１５３１７１６ＬＩＡＯＮＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文ＴＨＥＳＩＳＦＯＲＭＡＳＴＥＲＤＥＧＲＥＥ高催化性能－ＣＮｇ３４光催化剂的制备论文题目：ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｈｃａｔａｌｔｉｃｙｐｇｙｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ－ＣＮｈｏｔｏｃａｔａｌｓｔ英文题目：ｐｇ３４ｐｙ论文作者：孔令茹指导教师：范晓星副教授专业：凝聚态物理完成时间二〇一

2、八年五月：辽宁大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注的内容外，不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，不包含本人为获得其他学位而使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均己在文中进行了标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人，并表示谢意承担。学位论文作者签名：２１＾１备１年ｆ月冷闩学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同

3、意学校保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的原件、复印件。和电子版，允许学位论文被查阅和借阅本人授权辽宁大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同时授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国博士学位论文全文数据库》并通过网络向社会》和《中国优秀硕士学位论文全文数据库公众提供信息服务。学校须按照授权对学位论文进行管理，不得超越授权对学位论文进行任意处理。。（保密：请在括号内

4、保密（），在年后解密适用本授权书“”划Ｖ）授权人签名：指导教师签名曰期丨８ｔ月曰曰期：丨；年ｒ月？妇：＞年＞申请辽宁大学硕士学位论文高催化性能g-C3N4光催化剂的制备与性能研究ResearchonSynthesisandPropertiesofhighcatalyticperformanceg-C3N4photocatalyst作者：孔令茹指导教师：范晓星副教授专业：凝聚态物理答辩日期：2018年5月26日二○一八年四月·中国辽宁摘要摘要进入二十一世纪以来，化石能源枯竭和环境恶化

5、成为影响人类社会发展的最大问题，亟需解决。新型的光催化技术由于能够利用太阳能分解水制氢和降解环境污染物而无二次污染，成为解决当前能源危机和环境污染等问题最有前景的技术之一。二氧化钛作为第一代光催化剂的代表是光催化领域中被研究最广泛的光催化剂之一，具有较高的活性。但是，其较大的禁带宽度导致了较窄的光响应范围使得太阳能利用率过低，严重限制了其在现实中的应用。因此，大量的研究专注于开发高效的半导体光催化剂，以使其能在可见光照射下分解水制氢和降解环境污染物。一些有机聚合物和多元金属氧化物半导体就展示出了对可

6、见光响应的特点。但较低的比表面积和较高的光生载流子复合率严重影响了它们的光催化活性。在此，本文选取了有机聚合物半导体光催化剂石墨相氮化碳（g-C3N4）作为研究对象，针对其存在的不足，根据材料本身特点设计了无模板法来提高材料的比表面积。本论文的具体内容如下：1.合成多孔g-C3N4，提升其可见光催化性能采用高浓度的HNO3溶液，在水热反应条件下制备了小颗粒的g-C3N4纳米2-1片，然后经过氨水超生除去杂质，得到比表面积为52m·g的氮缺陷的小颗粒g-C3N4纳米片。通过XRD、氮气吸附-脱附、SE

7、M、TEM、XPS、EPR和UV-vis等检测方法，对样品的形成过程、组成、结构、比表面积及孔径分布、形貌和光学性能等进行了分析，并探讨了其形成机理。处理后的样品使g-C3N4的比表2-12-1面积从5.4m·g提升到52m·g。大比表面积和缺陷的存在，有利于g-C3N4对反应物的吸附和可见光的吸收，同时也有利于材料表面上的光生载流子和反应物的传输，使获得的g-C3N4的吸收光谱发生蓝移，能带宽度增加了0.11eV，较宽的能带宽度也有利于抑制电子-空穴复合。最后，我们使用可见光照射样品气相降解异丙醇

8、气体的实验分析了样品的光催化活性。结果表明，大比表面积和氮缺陷的多孔g-C3N4的光催化活性为原始g-C3N4的9.6倍。这主要归因于多孔I摘要结构提升了光催化剂的比表面积，增加了光催化剂对反应物的吸附能力和反应物/产物在催化剂表面的传输能力，同时缺陷使g-C3N4的能带结构发生改变，增加了电子和空穴的氧化还原能力，从而大大提高了催化剂的光催化活性。2.采用超分子共聚物为前驱体，制备多孔的g-C3N4纳米片。使用三聚氰胺-柠檬酸超分子共聚物作为前驱体，成功获得了具有多