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1、分類號(hào)O614.6學(xué)號(hào)2015X07030001學(xué)校代碼10513密級(jí)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）類石墨烯基光催化材料的制備與光催化性能作者姓名：徐晴川一級(jí)學(xué)科：化學(xué)二級(jí)學(xué)科：精細(xì)化工指導(dǎo)教師：王國(guó)宏教授答辯日期：2018年5月12日AThesisSubmittedinFulfillmentofRequirementsfortheDegreeofMasterofFineChemistryPreparationandPhotocatalyticActivityofg-C3N4-basedPhotocata
2、lyticMaterialsCandidate:QingchuanXuMajor:FineChemistrySupervisor:Prof.GuohongWangHubeiNormalUniversityHuangshi435002,P.R.ChinaMay,2018摘要目前，世界上的環(huán)境污染和能源短缺問題日益嚴(yán)重，在這種情況下光催化技術(shù)逐漸成為越來越多科學(xué)家的研究熱點(diǎn)。在眾多光催化材料中，類石墨烯材料g-C3N4作為一種擁有優(yōu)良性質(zhì)的非金屬光催化材料贏得人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。然而，g-C3N4由于其
3、較小的比表面積和較高的光生電子-空穴復(fù)合率極大地限制了g-C3N4在解決能源緊缺和環(huán)境污染中的實(shí)際應(yīng)用。因而提高g-C3N4光催化材料的比表面積和抑制g-C3N4光生電子-空穴的復(fù)合成為提高類石墨烯材料g-C3N4光催化效率的主要研究方向。本文基于類石墨烯材料g-C3N4在光催化反應(yīng)中存在的種種問題，利用各種改性方法制備出具有高比表面積的g-C3N4納米片和g-C3N4基復(fù)合光催化材料，其主要內(nèi)容如下：1、用雙氰胺作為前驅(qū)體和氯化銨作為氣相模板，用氣相模板法制備出具有高比表面積的g-C3N4納米片，
4、并在室溫下以可見光分解高濃度RhB染料水溶液來評(píng)價(jià)其光催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雙氰胺與氯化銨的質(zhì)量比對(duì)光催化材料的比表面積、帶隙結(jié)構(gòu)和光催化活性有明顯影響。在優(yōu)化條件下，即M雙氰胺：M氯化銨=1：5時(shí)，實(shí)驗(yàn)制備的g-C3N4納米片具有最佳的光催化活性。2、用鈦酸四丁酯和雙氰胺作為前軀體原料，加入金納米顆粒作為導(dǎo)電介質(zhì)，通過一種簡(jiǎn)單高溫煅燒法成功地制備出大孔/介孔TiO2/Au/g-C3N4異質(zhì)結(jié)光催化劑。新制光催化材料的催化性能通過在室溫下在可見光照射下降解高濃度RhB染料水溶液來評(píng)價(jià)。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果
5、表明：在所制得的樣品之中，導(dǎo)電介質(zhì)Au納米顆粒的含量對(duì)光催化材料的催化性能有重要影響。當(dāng)Au與TiO2的質(zhì)量比為1.5%時(shí)，復(fù)合材料TiO2/Au/g-C3N4表現(xiàn)出最佳的光催化活性。這主要?dú)w因于樣品較大的比表面積和較窄的帶隙。捕獲實(shí)驗(yàn)表明，在光催化降解反應(yīng)中，?O?+2和h是光催化過程中主要的活性成分。我們因此提出了大孔/介孔TiO2/Au/g-C3N4在降解RhB水溶液過程中的光催化反應(yīng)機(jī)理。3、以雙氰胺為前軀體原料，氧化石墨烯為電子介質(zhì)，通過在N2/H2氣氛下高溫煅燒制備出富氮型g-C3N4/
6、rGO異質(zhì)結(jié)光催化劑。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：氧化石墨烯與雙氰胺的質(zhì)量比對(duì)光催化材料的晶粒尺寸、晶化程度、能帶結(jié)構(gòu)以及樣品的光催化活性有很大的影響。同時(shí)，當(dāng)氧化石墨烯與雙氰胺的質(zhì)量比為1%，新制樣品擁有最好的光催化性能。這主要?dú)w因于光催化材料的較窄的帶隙和較低I的光生電子空穴復(fù)合率。通過捕獲實(shí)驗(yàn)表明：在光催化分解反應(yīng)中?O?+2和h是主要的活性物質(zhì)。我們通過對(duì)富氮型g-C3N4/rGO光催化劑的設(shè)計(jì)，為制備其他高效新型g-C3N4基催化劑提供了新的拓展思路。關(guān)鍵詞:g-C3N4納米片，TiO2，大孔/介孔
7、，Au，GO，光催化活性IIAbstractRecently,Energycrisisandenvironmentalpollutionaretwoseriousproblemsthathumansfaceintheprocessofsustainabledevelopment.Semiconductorphotocatalysishasgainedmoreandmoreinterestintheareasofenergystorageandenvironmentalremediationbecau
8、seofitsusingabundantlyavailablesolarenergy.Graphitecarbonnitride(g-C3N4)hasbeenregardedasapromisingnon-metallicmaterialinthefieldofphotocatalysisresearchowingtoitsexcellentphotoelectricproperties.However,thephotocatalyticperformanceofg-
