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石墨相氮化碳纳米管的合成及光催化产氢性能
  • ISSN号:1674-0475
  • 期刊名称:《影像科学与光化学》
  • 时间:0
  • 分类:O643.36[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]福州大学化学学院能源与环境光催化国家重点实验室,福建福州350002
  • 相关基金:国家重点基础研究发展规划973项目(2013CB632405); 国家自然科学基金资助项目(21425309和21173043); 高等学校博士学科点专项科研基金(20133514110003)资助
中文摘要:

通过硬模板法,采用氰胺前驱物和二氧化硅纳米管(SiO2-NTs)模板,合成石墨相氮化碳纳米管(CN-NTs)光催化剂。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、氮气吸附/脱附测试、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱、热重分析(TGA)等手段对CN-NTs催化剂的结构与性能进行表征。结果表明,CN-NTs的化学组成是石墨相氮化碳(g-C3N4),形貌为均匀的纳米管,且是介孔材料。与体相氮化碳(B-CN)和介孔石墨相氮化碳(mpg-CN)相比,CN-NTs的光吸收带边蓝移到440nm,荧光发射谱的峰强减弱。在可见光(λ﹥420nm)照射下,CN-NTs具有较高的光催化分解水活性,产氢速率为58μmol/h,且表现出良好的光催化活性稳定性和化学结构稳定性。研究结果表明纳米管状结构能有效促进g-C3N4半导体激子解离,提高光生电子-空穴的分离效率,进而显著优化g-C3N4的光催化产氢性能。

英文摘要:

Graphitic carbon nitride nanotubes(CN-NTs)photocatalyst has been synthesized by a hard-template method by using cyanamide as a precursor and silica nanotubes(SiO2-NTs)as a hard template.The structure and properties of CN-NTs catalyst are characterized by the techniques of scanning electron microscope(SEM),transmission electron microscope(TEM),X-ray powder diffraction(XRD),Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR),nitrogen absorption/desorption experiment,ultraviolet visible diffuse reflectance spectroscopy(UV-Vis DRS),fluorescence spectra and thermogravimetric analysis(TGA).As demonstrated by the experimental results,CN-NTs possess the chemical structure of graphitic carbon nitride(g-C3N4)and the morphology of uniform nanotubes,and belong to mesoporous materials.Compared with the bulk carbon nitride(B-CN)and the mesoporous graphitic carbon nitride(mpg-CN),the optical absorption band edge of CN-NTs blue-shifts to 440 nm,and the peak intensity of the fluorescence emission spectra for CN-NTs reduces.With the visible light irradiation(λ420nm),CN-NTs show an outstanding photocatalytic water splitting activity with the hydrogen evolution rate of 58μmol/h,and also demonstrate excellent stability in photocatalytic activity and chemical structure.The investigation results indicate that the nanotube structure effectively promotes the exciton separation of g-C3N4 semiconductor,and improves the separation efficiency of photogenerated electrons and holes,thus remarkably optimizing the photocatalytic activity of g-C3N4 toward hydrogen evolution.

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期刊信息
  • 《影像科学与光化学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院理化技术研究所 中国感光学会
  • 主编:佟振合
  • 地址:北京市海淀区中关村东路29号中国科学院理化技术研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:xb@mail.ipc.ac.cn
  • 电话:010-82543683
  • 国际标准刊号:ISSN:1674-0475
  • 国内统一刊号:ISSN:11-5604/O6
  • 邮发代号:2-383
  • 获奖情况:
  • 中国科技核心期刊,《中文核心期刊要目总览》化学类核心期刊,全国优秀科技期刊二等奖",中国科学院优秀科技期刊一等奖,中国期刊方阵"双百期刊"
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
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