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溶剂辅助合成介孔g-C3N4及其增强的可见光催化去除NO性能研究
  • ISSN号:0253-9837
  • 期刊名称:《催化学报》
  • 时间:0
  • 分类:O[理学]
  • 作者机构:[1]重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044, [2]重庆师范大学科研处,重庆401331, [3]重庆工商大学环境与资源学院,重庆市催化与功能有机分子重点实验室,重庆400067
  • 相关基金:中国博士后科学基金(2016M592642);重庆市教委科技项目(KJ1600305);重庆市基础与前沿科技项目(cstc2016jcyjAX0003);重庆师范大学博士启动基金(15XLB010,15XLB014);国家自然科学基金(51478070,51108487);重庆市高校创新团队(CXTDG201602014)
中文摘要:

类石墨相氮化碳(g-C3N4)具有特殊的层状二维结构、独特的电子结构、合适的能带结构、良好的热稳定性和化学稳定性等理化性能,因而在可见光催化净化环境污染物领域广受关注.但原始块状g-C3N4的可见光催化活性较弱,还不能满足实际应用需求.因此,亟需开发一种高效的改性方法来提高g-C3N4的光催化性能.本课题组发展了一种有效的改进g-C3N4方法,以硫脲为前驱体,去离子水(制备样品标记为CN-W)或无水乙醇(制备样品标记为CN-E)为溶剂,通过一步高温缩聚制得具有高可见光催化性能的介孔g-C3N4.然而,对于不同溶剂效应原位改性g-C3N4及其增强可见光催化性能的机理还不清楚.因此,本文采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL)、N2吸附和元素分析等手段研究了去离子水和无水乙醇作为溶剂原位改性g-C3N4的理化性能差异及增强可见光催化性能的原因.XRD结果表明,去离子水和无水乙醇不会改变g-C3N4的晶体结构,但会抑制其晶体结构的生长.由TEM图像可见,因去离子水和无水乙醇在热聚合过程中产生的气泡可以作为软模板,导致CN-W和CN-E纳米片均为酥松多孔层状结构,其中CN-W更薄更小.元素分析测试结果表明,无水乙醇和硫脲在热聚合过程中导致碳自掺杂g-C3N4.UV-Vis DRS结果显示,CN-W和CN-E分别发生了相对的蓝移和红移现象.荧光寿命测试结果显示,CN的短荧光寿命和长荧光寿命(0.805 ns,3.269ns)明显高于CN-W(0.756 ns,3.125 ns)和CN-E(0.743 ns,2.749 ns),表明CN-W和CN-E纳米薄片可以促进光生电子的储存和往复运动,有利于光生电子的迁移.此外,通过理论计算得CN-E的电子迁移速率(1.04×10^8 s^-1)明显快于CN-W(0.81×10^8s^-1),表明CN-E和CN-W都有利于光生电子的迁移猝灭.另外,BET-BJH测试结果显示,CN-W(32.73 m^2/g,0.22 cm^3/g)和CN-E(

英文摘要:

Graphitic carbon nitride(g-C3N4) with efficient photocatalytic activity was synthesized through thermal polymerization of thiourea with the addition of water(CN-W) or ethanol(CN-E) at 550 ℃for 2 h.The physicochemical properties of the g-C3N4 were investigated by X-ray diffraction,transmission electron microscopy,ultraviolet-visible spectroscopy,photoluminescence spectroscopy,diffuse-reflection spectroscopy,BET and BJH surface area characterization,and elemental analysis.The carbon content was found to have self-doped into the g-C3N4 matrix during the thermal polymerization of thiourea and ethanol.CN-W and CN-E showed considerably enhanced visible-light photocatalytic activity,with NO removal percentages of 37.2%and 48.3%,respectively.Compared with pure g-C3N4,both the short and long lifetimes of the charge carriers in CN-W and CN-E were found to be prolonged.The mechanism of improved visible-light photocatalytic activity was deduced.The present work may provide a facile route to optimize the microstructure of g-C3N4photocatalysts for high-performance environmental and energy applications.

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期刊信息
  • 《催化学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院大连化学物理研究所
  • 主编:李灿 张涛
  • 地址:大连市沙河口区中山路457号
  • 邮编:116023
  • 邮箱:chxb@dicp.ac.cn
  • 电话:0411-84379240
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-9837
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1195/O6
  • 邮发代号:8-93
  • 获奖情况:
  • 第三届国家期刊奖提名奖,中国科协精品科技期刊示范项目
  • 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,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),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),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:19199