用于空氣凈化領(lǐng)域的石墨相氮化碳宏觀光催化劑的研究

發(fā)布時(shí)間：2020-07-13 12:10

【摘要】：石墨相氮化碳(g-C3N4)作為一種無(wú)機(jī)非金屬半導(dǎo)體材料,具有優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性,化學(xué)穩(wěn)定性和合適的能帶結(jié)構(gòu),在光催化領(lǐng)域具有具大的應(yīng)用前景。本論文主要從g-C3N4的制備與改性和構(gòu)建g-C3N4宏觀光催化劑出發(fā),并著重研究了其在降解污染氣體NO中的應(yīng)用。首先,比較了不同前驅(qū)體在馬弗爐中制得的g-C3N4的光催化活性,篩選出活性較好的g-C3N4。接著采用濃硫酸和高鐵酸鉀對(duì)g-C3N4進(jìn)行改性,并探索了改性時(shí)間對(duì)氧化g-C3N4光催化活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明O-g-C3N4-K-3h在可見(jiàn)光下實(shí)現(xiàn)了最大的NO去除效率,達(dá)到45.82%,光催化活性增加的主要原因是O-g-C3N4-K-3h樣品吸光性的增加。后面又探索了濃硫酸對(duì)質(zhì)子化g-C3N4光催化活性的影響,發(fā)現(xiàn)O-g-C3N4-3h樣品的光催化活性接近于O-g-C3N4-K-3h,其光催化活性增加來(lái)源于比表面積的增加和光生電子和空穴的分離能力的增強(qiáng)。最后考慮到高鐵酸鉀成本問(wèn)題,認(rèn)為O-g-C3N4-3h是更好的改性產(chǎn)物。接著,在上述研究的基礎(chǔ)上,為了擴(kuò)大質(zhì)子化g-C3N4的實(shí)際應(yīng)用,選擇氧化石墨烯為載體,采用溫和的一步冷凍干燥法,將質(zhì)子化g-C3N4光催化劑負(fù)載到氧化石墨烯氣凝膠上,形成宏觀氣凝膠催化劑。研究表明這種宏觀氣凝膠催化劑光解NO活性提高的原因是比表面積的增加,吸光性能的增強(qiáng)和光生電子和空穴分離的增強(qiáng),但是質(zhì)子化g-C3N4/氧化石墨烯氣凝膠存在制備過(guò)程復(fù)雜、成本較高、機(jī)械強(qiáng)度較差的缺點(diǎn)。最后,為了進(jìn)一步提高g-C3N4宏觀光催化劑的光催化活性和機(jī)械強(qiáng)度,選擇了三聚氰胺海綿為載體,采用一種溫和的超聲-涂覆法成功地制備g-C3N4/MS宏觀光催化劑,研究表明這種宏觀光催化劑在光解NO、光解羅丹明B和光還原CO2的過(guò)程中,都有一個(gè)增強(qiáng)的光催化活性。研究表明這種光催化劑活性增加的原因來(lái)自于其增大的比表面積、增強(qiáng)的可見(jiàn)光的吸收能力和增強(qiáng)的光生載流子的分離能力。此外,制備的g-C3N4/MS宏觀光催化劑擁有超低密度、高孔隙、優(yōu)秀的機(jī)械強(qiáng)度、可調(diào)的形狀以及g-C3N4和MS牢固結(jié)合的特性,這些特性使得g-C3N4/MS更好的適應(yīng)于實(shí)際應(yīng)用,另外,其制備過(guò)程的簡(jiǎn)單和原料成本低廉,又使得g-C3N4/MS可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O643.36;O644.1
【圖文】：