非金屬材料g-C_3N_4具備特殊的電子光學(xué)結(jié)構(gòu),良好的化學(xué)穩(wěn)定性,光催化條件下可以降解室內(nèi)環(huán)境中的甲苯,在改善室內(nèi)空氣品質(zhì)方面有潛在的應(yīng)用前景。但純g-C_3N_4比表面積較小,晶格缺陷較多,光生電子-空穴對(duì)易復(fù)合,導(dǎo)致光催化降解甲苯效率低,限制其實(shí)際應(yīng)用。本研究通過(guò)金屬摻雜及半導(dǎo)體復(fù)合對(duì)g-C_3N_4材料進(jìn)行改性,旨在獲得可高效降解甲苯的光催化材料。主要研究?jī)?nèi)容如下:利用Fe(NO_3)_3摻雜g-C_3N_4制備改性g-C_3N_4光催化材料,對(duì)所制備的樣品進(jìn)行了XRD、SEM、TEM等表征和光催化降解甲苯實(shí)驗(yàn)。分析表征結(jié)果可知,Fe(NO_3)_3的引入使可見光吸收范圍更廣,降低了g-C_3N_4帶隙能。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,摻雜Fe的樣品比純g-C_3N_4光催化降解甲苯的效果更好,且Fe的最佳摻雜量為15%,降解效果最高可達(dá)65%。水熱法制備Bi_2WO_6過(guò)程中添加g-C_3N_4,合成Bi_2WO_6-CN光催化材料并球磨,對(duì)復(fù)合樣品進(jìn)行了XRD、SEM、TEM等表征和光催化降解甲苯實(shí)驗(yàn)。分析表征結(jié)果可知,復(fù)合材料的比表面積更大,吸附能力更強(qiáng),新形成的異質(zhì)結(jié)明顯拓寬了可見光吸收范圍。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,最佳Bi_2WO_6的復(fù)合量在60%時(shí),光催化降解甲苯的效率可達(dá)到72%,兩者復(fù)合后的光催化降解率有明顯的提高。水熱法制備Bi_2WO_6過(guò)程中添加15%-FeCN,合成FeCN-Bi_2WO_6光催化材料,對(duì)三元復(fù)合材料進(jìn)行了XRD、SEM、TEM等表征和光催化降解甲苯實(shí)驗(yàn)。分析表征結(jié)果可知,三元復(fù)合材料比表面積達(dá)64.479m~2/g,吸附能力最佳,片層g-C_3N_4和球狀Bi_2WO_6結(jié)合緊密,可見光吸收范圍最寬,帶隙最窄,極大提高了其催化活性。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,FeCN復(fù)合比為60%時(shí),光催化降解甲苯的效率可達(dá)86%,均高于其他改性材料。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了光催化活性研究,結(jié)果表明,·O_(2-)對(duì)光催化效率有重要的促進(jìn)作用,提出了Ⅱ型載流子轉(zhuǎn)移機(jī)制,光催化劑重復(fù)實(shí)驗(yàn)表明復(fù)合材料擁有很好的穩(wěn)定性和可回收利用性。
【學(xué)位單位】：福建工程學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O643.36;O644.1;X701
【部分圖文】：

（a）氮化碳的五種同素異形體

可根據(jù)自身實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行選擇，該反應(yīng)均可在有保護(hù)氣或無(wú)保護(hù)氣的條件下進(jìn)行，從而也會(huì)導(dǎo)致縮聚成度不同，獲得不同缺陷的氮化碳材料，同時(shí)其表面性能也會(huì)不同。圖1-2所示為單氰胺在升溫過(guò)程中逐步縮聚成g-C3N4的過(guò)程[20]。

圖 1-3 常見半導(dǎo)體參數(shù)[25]通過(guò)對(duì) g-C3N4進(jìn)行紫外-可見吸收光譜測(cè)試可知，g-C3N4的帶隙在 2.7eV 左右ang X[26]等利用理論計(jì)算（DFT）對(duì) g-C3N4的能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn) g-C3半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)極為明顯，sp2 雜化的 N2p 軌道構(gòu)成了最高占據(jù)分子軌道（HOMO）低未占據(jù)分子軌道（LUMO）由 C2p 雜化軌道組成。g-CN的光催化原理如下
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2890819