染料敏化的石墨相氮化碳的合成及其光催化性能研究

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染料敏化的石墨相氮化碳的合成及其光催化性能研究

作者:曹鑫杨振张慧孙建华

来源:《江苏理工学院学报》2016年第04期

摘要:以尿素为前驱体,通过热诱导自聚合制备了石墨相氮化碳(g-C3N4),然后将染料甲基红(MR)与g-C3N4键合,合成了染料敏化的复合光催化剂MR-g-C3N4,并以甲基橙(MO)为模型污染物,探讨了MR敏化对其光催化活性的影响。实验结果表明:通过MR敏化能拓宽g-C3N4对可见光的吸收,提升其对可见光的吸收效率,从而提高其对MO的降解效率。

关键词:氮化碳;光催化;氧化降解;染料敏化

中图分类号:O 643 文献标识码:A 文章编号:2095-7394(2016)04-0025-04

全球工业的快速发展,带来了人们生活水平的不断提高,也导致了环境的迅速恶化。近几十年来,利用半导体材料降解有机物,成为解决环境污染问题的重要途径。1976年,Carey等将TiO2用于光催化降解污染物[1],拉开了半导体光催化技术在环保领域应用的序幕。然而,TiO2等无机半导体光催化剂具有明显的局限性,如可见光利用率低以及大多包含昂贵、稀缺的金属等,难以实现太阳能光催化技术的实际应用。因此,开发具有可见光响应的新型光催化材料成为国际光催化领域的研究前沿和发展方向。

最近,有研究表明,具有二维共轭大π键结构的石墨相氮化碳(g-C3N4)结构稳定、光

催化性能优良,可作为可见光光催化材料用于光解水产氢[2]、产氧[3],降解有机物[4]和催化有机反应[5]等方面。为了进一步提高g-C3N4的光催化活性,目前已报道了许多方法对其进行修饰改性,如控制形貌[6]、进行元素掺杂[4]以及与其它半导体耦合[7]等。本文研究了通过染料敏化,即将甲基红(MR)牢固附着在g-C3N4表面,从而提升改性g-C3N4在降解有机物方面的光催化性能的方法。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

尿素、甲基红、甲基橙、乙醇等均为分析纯。

光降解反应装置(定制,含500W 汞灯)、X'PERT POWDER X射线衍射仪(帕纳科)、Cary 50紫外-可见分光光度计(美国安捷伦)、FT-IR200傅立叶红外光谱仪(美国Thermo Ni)。

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