类石墨相氮化碳二维纳米片的制备及可见光催化性能研究

分类号：TQ579单位代码：10110学号：S*******中北大学全日制工程硕士学位论文类石墨相氮化碳基光催化剂的制备及其光催化性能研究硕士研究生谢春妹校内指导教师张立新校外指导教师李万辉所在领域化学工程2018年5月24日图书分类号TQ579密级非密UDC注1_____________________________________________________________全日制工程硕士学位论文类石墨相氮化碳基光催化剂的制备及其光催化性能研究谢春妹校内指导教师（姓名、职称）张立新教授校外指导教师（姓名、职称）李万辉高级工程师申请学位级别工程硕士所在领域（研究方向）化学工程（光催化）论文提交日期2018年6月4日论文答辩日期2018年5月24日学位授予日期年月日论文评阅人赵志换副教授弓亚琼副教授答辩委员会主席马国章教授2018年5月24日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类类石墨相氮化碳基光催化剂的制备及其光催化性能研究摘要环境污染和能源问题是人类面临的两个重大问题，特别是由化石燃料燃烧所产生的二氧化碳（CO2）排放到空气中造成的温室效应已成为全球性问题。

CO2既是一种环境污染物，同时也是一种重要的碳源，寻求合适的方法将CO2转化为有价值的产品既可以解决环境问题，同时还能缓解能源危机。

光催化技术是一种绿色环保的技术，以太阳能为动力，反应条件温和，不产生有毒有害的副产物，在催化还原CO2方面有较好的应用。

光催化还原CO2是模拟植物光合作用固定CO2，将引起温室效应的CO2转化成CH4、CH3OH等碳氢燃料。

目前报道的很多光催化材料都是因为光响应范围窄，光催化性能低以及光催化剂的不稳定性而导致其应用范围受到限制，因此，高效、稳定的新型光催化材料成为目前的研究重点。

类石墨相氮化碳（g-C3N4）因其本身具有可见光响应性和良好的发展前景而备受关注，但是纯g-C3N4的比表面积小、光生载流子的分离率低，导致其光催化性能较低。

高比表面积gC3N4的合成及光催化研究1. 本文概述本文旨在探讨高比表面积gC3N4材料的合成策略及其在光催化领域的最新研究进展。

二维层状gC3N4作为一种环境友好且资源丰富的非金属半导体材料，由于其独特的共轭结构、合适的带隙宽度、以及丰富的表面含氮活性位点，已在光催化分解水、有机污染物降解、CO2还原等诸多领域展现出巨大的应用潜力。

gC3N4原始形态的光催化性能受到低比表面积和较差的光生电荷迁移效率限制。

针对这一问题，本研究集中关注通过优化合成方法，如调控前驱体的选择、热处理工艺、以及采用不同的结构设计策略（如层间堆垛调控、引入缺陷、构建异质结结构等），来实现高比表面积gC3N4材料的可控合成。

文中首先概述了gC3N4的晶体结构特点与光催化基本原理，随后详细介绍了各种有效提高gC3N4比表面积的技术手段，包括多晶结构调控、掺杂改性、构筑复合材料等，并分析了这些改性方法对材料光催化性能的具体影响机制。

实验部分，我们系统地合成了多种高比表面积gC3N4样品，并利用系列表征技术对其结构特征进行了详尽的分析验证。

通过对各类改性gC3N4材料在典型光催化反应中的活性评价，评估了比表面积提升对于光催化效率的实际贡献，旨在为开发高性能、可持续的gC3N4基光催化材料提供理论指导和技术支持2. 材料制备方法在《高比表面积gC3N4的合成及光催化研究》一文中，“材料制备方法”段落可以这样撰写：本研究采用热缩聚法制备具有高比表面积的二维共轭聚合物gC3N4。

选用三聚氰胺作为前驱体，因其氮含量高且易于热解转化为gC3N4。

具体的制备步骤如下：原料预处理：精确称取适量的高纯度三聚氰胺置于陶瓷舟内，确保无杂质干扰合成过程。

热解过程：将装有三聚氰胺的陶瓷舟放入马弗炉中，在氮气气氛保护下进行程序升温。

初始温度设定为某一低温（如500），随后以一定的升温速率逐渐升至高温（如550600），并在该温度下保温一定时长（比如几小时），促使三聚氰胺发生热解及聚合反应，生成gC3N4。

石墨相氮化碳的制备与光催化性能李龙飞;姜代旬;潘凤丹;刘廓;杜芳林;曲晓飞;尹正茂【摘要】石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种半导体材料,它的禁带宽度约为2.7 eV,具有优异的物理和化学稳定性,并且其原料来源广泛,无毒,廉价,可以应用于产氢、降解有机染料及CO2的还原等领域.本研究以尿素为原料制备了g-C3 N4,研究了热聚合温度、反应时间对制备的g-C3N4光催化降解罗丹明B性能的影响,并考察了对甲基橙、亚甲基蓝等不同染料的光催化降解效果.结果表明:石墨相氮化碳对于罗丹明B和亚甲基蓝的降解效果较好(3h之内几乎完全降解),而对于甲基橙几乎没有降解效果;随着聚合温度的提高(600℃以下),反应时间的延长(9 h以内),产物的光催化降解染料的效果越好.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】6页(P36-41)【关键词】石墨相氮化碳;尿素;光催化降解【作者】李龙飞;姜代旬;潘凤丹;刘廓;杜芳林;曲晓飞;尹正茂【作者单位】青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TQ129随着化石能源的枯竭和生态环境的破坏，能源短缺和环境污染问题引起了人们的高度重视。

各种合成染料生产过程中产生的废液和废料，对环境产生了严重威胁[1-2]。

在这些污染中，对环境威胁最大的部分是每年在世界范围内产生近7 000万t 的各种染料[3-4]，而这些有机染料即使极低的浓度(0.001 mg·L-1)也会对人们造成严重的健康危害。

热聚合法制备石墨相氮化碳以热聚合法制备石墨相氮化碳为标题，写一篇文章。

石墨相氮化碳（graphitic carbon nitride，简称g-C3N4）是一种新型的二维材料，具有良好的光电性能和化学稳定性，在光催化、电催化、传感器等领域具有广泛的应用前景。

热聚合法是制备g-C3N4的一种常用方法，本文将对热聚合法制备g-C3N4的过程和特性进行介绍。

热聚合法是指通过热解氮源化合物来制备g-C3N4材料。

常用的氮源化合物包括尿素、三聚氰胺等。

在制备过程中，首先需要将氮源化合物进行热解，使其发生聚合反应生成g-C3N4。

热解温度通常在400-600℃之间，可以通过调节热解温度来控制g-C3N4的结构和性能。

随着热解温度的升高，g-C3N4的结晶度和比表面积会增加，从而改变其光电性能。

热聚合法制备的g-C3N4具有许多优异的特性。

首先，g-C3N4具有较高的比表面积和孔隙结构，有利于物质的吸附和传输。

其次，g-C3N4具有良好的光电转换性能，可在可见光范围内吸收光能，并产生电荷分离和转移。

此外，g-C3N4还具有较好的光催化性能，可用于光催化水分解、光催化有机污染物降解等领域。

此外，g-C3N4还具有较好的电化学性能，可用于电催化还原、传感器等应用。

热聚合法制备g-C3N4的过程中，还可以通过添加不同的杂原子或掺杂剂来改变材料的性能。

例如，通过掺杂硫、磷等元素，可以增强g-C3N4的可见光吸收能力和光催化活性。

此外，还可以通过调节热解温度和时间，改变g-C3N4的结构和形貌，进一步调控其性能。

尽管热聚合法制备g-C3N4具有许多优点，但也存在一些挑战和问题。

首先，热聚合法制备的g-C3N4结构较为杂乱，晶格不完全，影响了其光电性能和催化活性。

其次，热聚合法制备的g-C3N4产量较低，成本较高，限制了其大规模应用。

因此，需要进一步研究和改进热聚合法制备g-C3N4的工艺和条件，提高材料的结晶度和产率。

热聚合法是制备石墨相氮化碳的一种常用方法。

石墨相氮化碳在光催化杀菌领域中的应用研究石墨相氮化碳（GNC）是一种新型的光催化剂，具有高效、环保和可再生的特点，在光催化杀菌领域中具有广阔的应用前景。

本文将探讨GNC在光催化杀菌领域中的应用研究，并分析其优势和挑战。

在过去的几十年里，细菌和病毒感染一直是人类面临的重要问题之一。

随着抗生素和其他传统杀菌剂的滥用和耐药性的增加，研发新型的杀菌技术迫在眉睫。

光催化杀菌是一种具有潜力的替代方法，其中光催化剂能够利用可见光或紫外光产生活性氧化物，从而杀死细菌和病毒。

GNC作为一种全新的光催化剂，具有许多优势。

首先，GNC的光电转换效率高，能够利用可见光产生大量的电子-空穴对。

这些电子-空穴对能够通过还原和氧化反应产生活性氧化物，从而具有杀菌效果。

其次，GNC是一种环保的材料，由碳、氮和氧组成，不会产生有害的副产物。

最后，GNC是可再生的，可以通过简单的方法制备和再生，从而减少成本和资源消耗。

研究表明，GNC在光催化杀菌领域具有广泛的应用潜力。

一项研究发现，GNC对大肠杆菌具有显著的杀菌效果。

在可见光照射下，GNC能够产生一定量的活性氧化物，破坏细菌细胞的结构和功能，从而导致其死亡。

类似的结果也在其他细菌和病毒中得到验证，包括金黄色葡萄球菌、大肠肠杆菌O157、流感病毒等。

除了对细菌和病毒的杀菌作用外，GNC还具有其他应用价值。

一项研究发现，GNC可以通过光催化降解有机污染物，如苯酚和甲醛，从而净化水和空气。

另一项研究显示，GNC还可以用于光催化制备氢气和其他燃料，实现可持续能源的生产。

尽管GNC在光催化杀菌领域具有许多优势，但也面临一些挑战。

首先，GNC的光催化效率目前仍然有待提高。

虽然GNC能够利用可见光产生大量的电子-空穴对，但其光吸收能力仍然有限，导致部分光能无法有效利用。

其次，GNC的制备方法和再生方法还不够成熟。

目前的制备方法通常需要高温和高压条件，从而增加了成本和能源消耗。

另外，GNC的稳定性也是一个问题，其在长时间使用和再生后性能会出现衰减。

石墨相氮化碳的结构调控及增强光催化性能研究共3篇石墨相氮化碳的结构调控及增强光催化性能研究1石墨相氮化碳的结构调控及增强光催化性能研究摘要：石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种新型的光催化剂，具有廉价、环保、稳定性好等诸多优点，因此广泛应用于水处理、气体分解、光催化降解等领域。

但其光催化性能还不够优异，因此需要进行结构调控以增强其光催化性能。

本文从结构调控、增强光催化性能两方面进行解析，探讨石墨相氮化碳的结构调控及增强光催化性能的研究进展。

关键词：石墨相氮化碳；结构调控；光催化性能一、结构调控的方式目前为止，已通过以下几种方式进行石墨相氮化碳结构调控：1. 荧光剂的掺杂荧光剂是有机分子或化合物中能发生荧光的一种物质。

将其掺杂到石墨相氮化碳材料中可以提高其光催化性能。

科研人员通过将荧光染料刚果红、罗丹明B等掺杂到石墨相氮化碳上，发现在可见光下石墨相氮化碳的光催化性能大幅提高。

2. 氮、碳的掺杂石墨相氮化碳在加工过程中一般需要掺杂氮、碳元素，现已通过合成方法实现了氮、碳的不同比例掺杂，从而改变石墨相氮化碳的结构，并获得多个不同形态的石墨相氮化碳材料。

同时通过控制掺杂比例，可以获得表面氮和体态氮两种氮掺杂模式，从而影响石墨相氮化碳的光催化性能。

3. 表面改性在石墨相氮化碳的表面进行改性也可以改变其催化性质。

例如，表面引入空穴或羟基，使石墨相氮化碳材料表面出现更多的活性官能团，提高其光催化性能。

二、增强光催化性能的方式1. 光响应范围拓宽石墨相氮化碳主要在可见光区域具有较好的光催化性能。

为了拓宽其光响应范围，应用石墨相氮化碳与其他光催化材料复合，以形成多元复合材料。

复合后，其吸收特性相互补充，不仅能吸收可见光区域的光线，还可吸收可见光以下的紫外光线，因此光催化活性大幅提高。

2. 反应机理探究深入探究石墨相氮化碳在催化反应中的机理，对其结构调控具有指导意义。

现已有学者研究表明，石墨相氮化碳的光催化作用主要是由传统的表面光化学反应和彩虹反应两种机理组合产生的。

石墨相氮化碳的化学合成及应用一、本文概述石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种新兴的二维纳米材料，自其被发现以来，已在科学界引起了广泛的关注。

本文旨在深入探讨石墨相氮化碳的化学合成方法以及其在多个领域的应用。

我们将首先概述石墨相氮化碳的基本性质，然后详细介绍其化学合成的最新进展，最后探讨其在能源转换、环境修复、生物医学等领域的应用前景。

通过对石墨相氮化碳的深入研究，我们期待能够为材料科学的发展提供新的思路和方法，同时也为实际问题的解决提供有效的材料基础。

二、石墨相氮化碳的化学合成石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种新兴的二维纳米材料，因其独特的电子结构和物理化学性质，在能源转换、光催化、传感器等领域具有广泛的应用前景。

其合成方法多种多样，主要包括热缩聚法、溶剂热法、气相沉积法以及微波辅助法等。

热缩聚法：热缩聚法是最常见的制备g-C3N4的方法之一。

通常，富含氮的前驱体（如尿素、硫脲、三聚氰胺等）在高温下（如500-600℃）进行热缩聚，生成g-C3N4。

这种方法简单易行，产量大，但得到的g-C3N4往往结晶度不高，存在大量的结构缺陷。

溶剂热法：溶剂热法是一种在溶剂存在下进行热缩聚的方法。

通过选择合适的溶剂和反应条件，可以调控g-C3N4的形貌和结构。

这种方法制备的g-C3N4通常具有较高的结晶度和较大的比表面积。

气相沉积法：气相沉积法是一种在基底上直接生长g-C3N4的方法。

通过控制气相反应的条件，可以在基底上制备出高质量的g-C3N4薄膜。

这种方法制备的g-C3N4具有良好的结晶度和均匀的厚度，适用于制备大面积、高质量的g-C3N4。

微波辅助法：微波辅助法是一种利用微波加热快速合成g-C3N4的方法。

微波加热具有快速、均匀、节能等优点，可以在短时间内完成g-C3N4的合成。

这种方法制备的g-C3N4具有较高的结晶度和良好的分散性。

除了以上几种方法外，还有一些其他的合成方法，如电化学合成法等离子体法等。

改性石墨相氮化碳的制备与光催化性能探究摘要：本文探究了改性石墨相氮化碳的制备与光催化性能。

起首通过改变含铁酸盐的前驱体比例来合成不同浓度的铁掺杂石墨烯氮化碳材料，然后接受氨基硅油原位水解-缩合的方法在材料表面进行硅改性。

接下来，通过控制溶剂的类型和离子强度，制备了不同形貌的石墨相氮化碳。

最后，将改性后的铁掺杂石墨烯氮化碳材料和不同形貌的石墨相氮化碳进行光催化性能测试。

结果表明，在紫外光照耀下，改性后的铁掺杂石墨烯氮化碳材料表现出更好的光催化活性和稳定性，其表面硅改性有助于增强光吸纳能力，而铁掺杂则增加了活性位点的数量。

此外，当溶剂为甲醇时，制备的石墨相氮化碳表面遮盖了更多的碳球状纳米颗粒，从而有效提高了光催化活性。

关键词：改性石墨相氮化碳，铁掺杂，硅改性，光催化性能，甲醇Abstract:In this paper, the preparation and photocatalyticperformance of modified graphene-like nitrogen-doped carbon materials were studied. Firstly, different concentrations of iron-doped graphene nitrogen carbon materials were synthesized by changing the precursor ratio containing iron salt, and then the silicon modification was carried out on the surface of the material by aminoalkylsiloxane in situ hydrolysis-condensation method. Then, by controlling the type of solvent and ionic strength, different morphologies of graphene-like nitrogen-doped carbon were prepared. Finally, the modified iron-doped graphene nitrogen carbon materials and graphene-like nitrogen-doped carbon with different morphologies were tested for photocatalytic performance.The results showed that under UV irradiation, the modified iron-doped graphene nitrogen carbon material showed better photocatalytic activity and stability. The surface silicon modification enhanced the light absorption capacity and the iron doping increased the number of active sites. In addition, when the solvent was methanol, more carbon spherical nanoparticles were covered on the surface of the prepared graphite-like nitrogen-doped carbon, which effectively improved the photocatalytic activity.Keywords: modified graphene-like nitrogen-doped carbon,iron doping, silicon modification, photocatalytic performance, methanol。

第４０卷第２期２０１９年４月　青岛科技大学学报（自然科学版）Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｉｎｇｄａｏ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．２Ａｐｒ．２０１９　 文章编号：１６７２－６９８７（２０１９）０２－００３６－０６；ＤＯＩ：１０．１６３５１／ｊ．１６７２－６９８７．２０１９．０２．００５石墨相氮化碳的制备与光催化性能李龙飞，姜代旬，潘凤丹，刘　廓，杜芳林＊，曲晓飞，尹正茂（青岛科技大学材料科学与工程学院，山东青岛２６６０４２）摘　要：石墨相氮化碳（ｇ－Ｃ３Ｎ４）作为一种半导体材料，它的禁带宽度约为２．７ｅＶ，具有优异的物理和化学稳定性，并且其原料来源广泛，无毒，廉价，可以应用于产氢、降解有机染料及ＣＯ２的还原等领域。

本研究以尿素为原料制备了ｇ－Ｃ３Ｎ４，研究了热聚合温度、反应时间对制备的ｇ－Ｃ３Ｎ４光催化降解罗丹明Ｂ性能的影响，并考察了对甲基橙、亚甲基蓝等不同染料的光催化降解效果。

结果表明：石墨相氮化碳对于罗丹明Ｂ和亚甲基蓝的降解效果较好（３ｈ之内几乎完全降解），而对于甲基橙几乎没有降解效果；随着聚合温度的提高（６００℃以下），反应时间的延长（９ｈ以内），产物的光催化降解染料的效果越好。

关键词：石墨相氮化碳；尿素；光催化降解中图分类号：ＴＱ　１２９ 文献标志码：Ａ引用格式：李龙飞，姜代旬，潘凤丹，等．石墨相氮化碳的制备与光催化性能［Ｊ］．青岛科技大学学报（自然科学版），２０１９，４０（２）：３６－４１．ＬＩ　Ｌｏｎｇｆｅｉ，ＪＩＡＮＧ　Ｄａｉｘｕｎ，ＰＡＮ　Ｆｅｎｇｄａｎ，ｅｔ　ａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ　ｇｒａｐｈｉｔｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｎｉｔｒｉｄｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｉｎｇｄａｏ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ），２０１９，４０（２）：３６－４１．收稿日期：２０１８－０６－２２基金项目：国家自然科学基金项目（６１５０４０７３，５１６０２１６８）．作者简介：李龙飞（１９９３－），男，硕士研究生．　＊通信联系人．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｇｒａｐｈｉｔｉｃ　Ｃａｒｂｏｎ　ＮｉｔｒｉｄｅＬＩ　Ｌｏｎｇｆｅｉ，ＪＩＡＮＧ　Ｄａｉｘｕｎ，ＰＡＮ　Ｆｅｎｇｄａｎ，ＬＩＵ　Ｋｕｏ，ＤＵ　Ｆａｎｇｌｉｎ，ＱＵ　Ｘｉａｏｆｅｉ，ＹＩＮ　Ｚｈｅｎｇｍａｏ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｄａｏ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６０４２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ　ａ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ｇｒａｐｈｉｔｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｎｉｔｒｉｄｅ（ｇ－Ｃ３Ｎ４），ｉｔｓ　ｂａｎｄ　ｇａｐ　ｉｓ　ａ－ｂｏｕｔ　２．７ｅＶ．Ｗｉｔｈ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｇ－Ｃ３Ｎ４ｈａｓ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ“ｅａｒｔｈ－ａｂｕｎｄａｎｔ”ｎａｔｕｒｅ，ｎｏｎ－ｔｏｘｉｃ，ｃｈｅａｐ　ａｎｄ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｈｙｄｒｏｇｅｎ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，ｄｅｇｒａ－ｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｄｙｅｓ，ＣＯ２ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｆｉｅｌｄｓ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｄｅｇ－ｒａｄａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｇ－Ｃ３Ｎ４ｏｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｙｅｓ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｏｎ　ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｇ－Ｃ３Ｎ４ｗａｓ　ｍａｄｅ　ｂｙ　ｕｒｅａ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｔｅｍ－ｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ　Ｂ　ｂｙ　ｇ－Ｃ３Ｎ４ｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｙｅｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｍｅｔｈｙｌ　ｏｒａｎｇｅａｎｄ　ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｂｌｕｅ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｇ－Ｃ３Ｎ４ｈａｄ　ｇｒｅａｔｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ　Ｂ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｂｌｕｅ（ａｌｍｏｓｔ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ｄｅｇｒａｄｅｄｗｉｔｈｉｎ　３ｈ），ｂｕｔ　ｌｉｔｔｌｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｆｏｒ　ｍｅｔｈｙｌ　ｏｒａｎｇｅ．Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａ－ｔｕｒｅ（ｂｅｌｏｗ　６００℃）ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｌｏｎｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ（ｗｉｔｈｉｎ　９ｈ），ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　第２期 李龙飞等：石墨相氮化碳的制备与光催化性能ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｙｅ　ｗａｓ　ｂｅｔｔｅｒ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇｒａｐｈｉｔｅ　ｐｈａｓｅ　ｎｉｔｒｉｄｅ；ｕｒｅａ；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ 随着化石能源的枯竭和生态环境的破坏，能源短缺和环境污染问题引起了人们的高度重视。

石墨相氮化碳的改性及光催化降解有机污染物的研究石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种新型的光催化材料，在环境污染治理方面备受关注。

然而，纯净的g-C3N4材料在一些特定条件下存在一些不足，导致其应用受到一定限制。

因此，通过对g-C3N4材料进行改性，可以提高其光催化活性，同时还可以拓宽其光催化应用的范围。

一种常见的改性方法是掺杂。

例如，通过掺杂金属离子，可以引入额外的能级，改变g-C3N4的能带结构和电子结构，从而提高光催化性能。

金属离子如铜、铜等的掺杂可以增强g-C3N4材料的可见光吸收能力，提高光催化降解有机污染物的效率。

另外，掺杂非金属元素如硼、硅、磷等也可以改善g-C3N4的光催化活性。

这些非金属掺杂元素能够改变材料的禁带宽度和表面活性位点的数量，从而提高材料的催化性能。

此外，通过复合材料的制备方法可以进一步提高g-C3N4的光催化性能。

与其他催化材料如二氧化钛（TiO2）、锌氧化物（ZnO）等的复合制备能够实现协同效应，提高整体光催化性能。

例如，将g-C3N4与金属氧化物（如Fe2O3、Bi2O3等）复合制备，可以增加活性位点的数量，提高光催化降解有机污染物的效率。

此外，g-C3N4还可以与其他材料如二维材料、纳米粒子等复合，实现掺杂效应，从而进一步提高光催化降解性能。

在光催化降解有机污染物方面，石墨相氮化碳通过捕捉光能并将其转化为活性物种如电子和空穴，从而实现有机污染物的氧化降解。

此外，光催化过程中空穴还可以与水和氧反应生成羟基和羟基自由基，从而进一步促进有机污染物的降解。

其光催化降解性能主要取决于光吸收能力、载流子分离和传输效率以及光生活性物种的产生等方面。

近年来，通过对g-C3N4的改性研究，已取得了一些重要的进展。

然而，现有的研究主要集中在材料的制备和光催化性能的表征上，对于其机理研究和实际应用仍然存在一定的不足。

因此，在未来的研究中，应该进一步探索g-C3N4的光催化机制，开发新的改性方法，提高材料的光催化降解性能。

《熔融盐法制备石墨相氮化碳的结构调控及其光催化活性研究》篇一摘要：本研究针对熔融盐法制备石墨相氮化碳（g-C3N4）进行了系统的结构调控及其光催化活性的研究。

通过调整制备过程中的关键参数，成功实现了对g-C3N4的微观结构的有效调控，进而提升了其光催化性能。

本文详细阐述了实验设计、制备过程、结构分析以及光催化性能的评估，为石墨相氮化碳的进一步应用提供了理论依据和实验支持。

一、引言石墨相氮化碳（g-C3N4）因其独特的电子结构和化学稳定性，在光催化领域具有广阔的应用前景。

然而，其实际应用效果受到其结构特性的限制。

通过结构调控可以显著提升其光催化活性。

目前，熔融盐法因其简单易操作和可实现大批量生产的特点，在制备g-C3N4中得到了广泛应用。

本研究旨在通过调整熔融盐法制备过程中的关键参数，实现对g-C3N4的结构调控，并研究其光催化活性的变化。

二、实验材料与方法1. 材料准备：选用合适的氮源和碳源作为原料，如三聚氰胺、尿素等；熔融盐则选用常见的盐类如氯化钠、硫酸钠等。

2. 熔融盐法制备：在高温条件下，将原料与熔融盐混合，通过热处理过程使原料发生缩合反应，生成g-C3N4。

3. 结构调控：通过调整热处理温度、时间、原料与盐的比例等参数，实现对g-C3N4的结构调控。

4. 结构与性能分析：利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对样品的结构进行表征；通过光催化实验评估其光催化活性。

三、结果与讨论1. 结构表征：通过XRD分析发现，随着热处理温度的升高或时间的延长，g-C3N4的晶型逐渐完善，结晶度提高；SEM和TEM分析表明，适当调整原料与盐的比例可以调控g-C3N4的形貌，使其呈现出更加均匀的纳米片层结构。

2. 光催化活性评估：通过在可见光下降解有机污染物（如甲基橙）的实验，发现经过结构调控的g-C3N4具有更高的光催化活性。

其中，在适当的热处理温度和时间下，以及合适的原料与盐的比例下制备的g-C3N4表现出最佳的光催化效果。

学校代码：10255学号：2131347DONGHUA UNIVERSITY硕士学位论文石墨相氮化碳的制备及其光催化性能的研究Preparation and Photocatalytic Properties of Graphite phaseCarbon Nitride专业:环境工程作者：史振涛导师：许士洪（副教授）完成日期：2015年5月东华大学硕士学位论文答辩委员会成员名单东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

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论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

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学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月石墨相氮化碳的制备及其光催化性能的研究摘要近年来，半导体光催化技术得到了快速的发展。

聚合物半导体石墨相氮化碳（g-C3N4）因其无毒、催化活性高、氧化能力强、且具有优异的化学稳定性和独特的电子能带结构、不含金属组分等优点而得到广泛研究。

但是由于聚合物的材料特性，将g-C3N4作为光催化剂还存在如比表面积小、光生电子-空穴复合严重、量子效率低和禁带宽度较大而不能有效利用太阳光等严重制约其在能源、环境光催化领域的大规模推广应用的问题。

因此，为了更好的利用太阳光，对g-C3N4进行制备优化及改性以得到较高可见光响应的光催化剂是非常必要的。

氮化碳基光催化材料的制备及性能一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严峻，寻找高效、清洁的能源转换和存储技术已成为科学研究的重点。

光催化技术作为一种能够利用太阳能进行化学反应的绿色环保技术，受到了广泛的关注。

氮化碳（C3N4）作为一种新型的非金属半导体光催化材料，因其独特的电子结构和良好的化学稳定性，在光催化领域展现出了巨大的应用潜力。

本文旨在深入探讨氮化碳基光催化材料的制备方法、表征手段以及其在光催化反应中的性能表现。

我们将首先介绍氮化碳的基本性质和研究背景，然后详细阐述各种制备氮化碳基光催化材料的方法，包括物理法、化学法以及新兴的模板法等。

随后，我们将通过一系列的实验数据和表征结果，分析氮化碳基光催化材料的结构、光学性质以及光催化性能。

我们将讨论氮化碳基光催化材料在实际应用中的前景和挑战，以期为未来光催化技术的发展提供有益的参考。

二、氮化碳基光催化材料的制备氮化碳（C3N4）作为一种非金属半导体光催化材料，在光催化领域展现出了巨大的应用潜力。

其独特的电子结构和稳定性使其成为光催化反应的理想选择。

氮化碳基光催化材料的制备过程通常包括前驱体的选择、热缩聚反应以及后续的改性处理等步骤。

选择合适的前驱体是制备氮化碳基光催化材料的关键。

常用的前驱体包括尿素、硫脲、三聚氰胺等富含碳、氮元素的有机物。

这些前驱体在热缩聚过程中能够发生缩聚反应，形成氮化碳的基本结构。

接下来，通过热缩聚反应将前驱体转化为氮化碳基光催化材料。

这一过程中，前驱体在高温下发生热解和缩聚，形成氮化碳的纳米结构。

通常，热缩聚反应需要在惰性气体保护下进行，以防止材料在制备过程中被氧化。

反应温度、时间和气氛等参数对氮化碳的结构和性能具有重要影响，因此需要进行精确控制。

为了进一步提高氮化碳基光催化材料的性能，还需要进行后续的改性处理。

常见的改性方法包括元素掺杂、表面修饰和构建复合结构等。

元素掺杂可以通过引入其他元素来调节氮化碳的电子结构和能带结构，从而提高其光催化活性。

gC3N4光催化性能的研究进展一、本文概述1、介绍gC3N4的基本性质和应用背景。

石墨相氮化碳（gC3N4）是一种新兴的二维纳米材料，因其独特的电子结构和物理化学性质，在光催化领域引起了广泛关注。

gC3N4具有类似于石墨烯的层状结构，但其组成元素为碳和氮，而非石墨烯中的纯碳。

这种结构赋予了gC3N4良好的化学稳定性和独特的光学特性。

在光照条件下，gC3N4能够有效吸收光能并转化为化学能，从而驱动光催化反应的发生。

近年来，随着环境污染问题的日益严重和能源需求的不断增长，光催化技术作为一种高效、环保的能源转换和污染物治理手段，受到了广泛研究。

gC3N4作为一种性能优异的光催化剂，在光解水产氢、有机物降解、二氧化碳还原等方面展现出巨大的应用潜力。

gC3N4还具有原料来源广泛、制备工艺简单、成本低廉等优点，使得其在光催化领域的应用前景十分广阔。

因此，对gC3N4光催化性能的研究不仅有助于推动光催化技术的发展，也为解决当前的环境和能源问题提供了新的思路和方法。

本文将对gC3N4光催化性能的研究进展进行综述，以期为相关领域的研究提供参考和借鉴。

2、阐述光催化技术的重要性和gC3N4在光催化领域的研究意义。

光催化技术，作为一种高效、环保的能源转换方式，近年来受到了广泛的关注和研究。

该技术利用光能激发催化剂产生电子-空穴对，进而驱动氧化还原反应的发生，实现光能向化学能的转换。

这种技术不仅可以在太阳能利用、环境治理、有机物合成等领域发挥重要作用，而且对于推动可持续发展和绿色化学的发展具有重要意义。

在众多光催化剂中，石墨相氮化碳（gC3N4）因其独特的结构和性质，成为了光催化领域的研究热点。

gC3N4是一种非金属半导体材料，具有合适的禁带宽度、良好的化学稳定性和丰富的表面活性位点，这些性质使得gC3N4在光催化领域具有广阔的应用前景。

gC3N4的制备原料丰富、成本低廉，且制备方法多样，这为其在实际应用中的推广提供了有力支持。

类石墨相氮化碳的制备及可见光催化性质研究王鹏;高其乾;段良升;张学宇;吕威【摘要】利用两种廉价前驱体,通过热聚缩作用成功制备类石墨相氮化碳(g-C3N4),通过XRD,FT-IR测试验证了实验产物的物理化学性质。

两种 g-C3 N4的光催化性能通过在可见光下降解Rh.B的性能进行评定。

由尿素制备的g-C3 N4在60 min 的光照条件下去除水中染料达到99%以上,而由硫脲制备的 g-C3 N4去除率不足50%。

同时通过 SEM、BET等测试对影响g-C3 N4的光催化性能的因素进行对比讨论。

尿素制备的 g-C3 N4呈现为纳米片层状,比表面积达到50 m2/g,是硫脲制备的g-C3 N4的2.78倍,由此可知,微观形貌以及比表面积是影响催化性能的重要因素。

%Graphite carbon nitride (g-C3 N4 )is synthesized through thermopolymerization method with two cheap precursors.The physicochemical property of the products is studied by XRD and FTIR.The photocatalytic property of g-C3 N4 can be evaluated by Rh.B photodegradation under visible-light.The product g-C3 N4 prepared by urea can remove 99% Rh.B from water under visible-light within 60 min, while the removal rate is less than 50% for the g-C3 N4 prepared by thiourea.SEM and BET methods are used to analyze the influential factors on the photocatalytic property of g-C3 N4 .The urea based g-C3 N4 is with nano-sheet morphologies,specific surface area 50 m2/g which is 2.78 times of that thiourea based g-C3 N4 .It comes to a conclusion that both the microtopography and the specific surface area are important factors influencing the photocatalytic property.【期刊名称】《长春工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(037)004【总页数】4页(P313-316)【关键词】热聚缩;类石墨相氮化碳;光催化;比表面积【作者】王鹏;高其乾;段良升;张学宇;吕威【作者单位】长春工业大学材料科学与工程学院，吉林长春 130012;长春工业大学材料科学与工程学院，吉林长春130012; 长春工业大学材料科学高等研究院，吉林长春 130012;长春工业大学材料科学与工程学院，吉林长春 130012; 长春工业大学材料科学高等研究院，吉林长春 130012;长春工业大学材料科学与工程学院，吉林长春 130012; 长春工业大学材料科学高等研究院，吉林长春130012;长春工业大学材料科学与工程学院，吉林长春 130012; 长春工业大学材料科学高等研究院，吉林长春 130012【正文语种】中文【中图分类】O643;X703半导体光催化始于20世纪60年代，但直到1972 年，日本的 Fujishima和Honda [1]教授报道了单晶 TiO2电极在紫外光的激发下能够分解水产生氢气和氧气[2-4]，开创了光催化技术将太阳能转化为清洁的新能源应用研究的先河，光催化技术的研究才开始受到广泛的关注。

《石墨烯氮化碳的内建电场调控及其光催化产氢性能研究》篇一摘要：本文主要探讨了一种新兴的二维材料——石墨烯氮化碳（Graphene-C3N5）在内部电场调控及其光催化产氢性能上的研究进展。

本文先对相关领域背景进行了简述，然后重点讨论了石墨烯氮化碳内建电场的形成与调控方法，最后分析了其对光催化产氢性能的影响，并总结了当前研究的不足与未来发展方向。

一、引言随着环境问题的日益严重，光催化技术作为一种清洁、高效的能源转换技术，在解决能源危机和环境污染问题上具有重要意义。

其中，石墨烯氮化碳（Graphene-C3N5）作为一种具有优异光催化性能的二维材料，其内建电场的调控对于提高光催化产氢效率至关重要。

本文旨在深入探讨石墨烯氮化碳内建电场的调控方法及其对光催化产氢性能的影响。

二、石墨烯氮化碳概述石墨烯氮化碳是一种新型的二维材料，具有独特的电子结构和良好的化学稳定性。

其结构中的碳氮键使其在光催化领域具有较高的应用潜力。

特别是其内建电场的存在，能够有效地促进光生电子和空穴的分离，从而提高光催化效率。

三、内建电场调控方法针对石墨烯氮化碳的内建电场，本文主要介绍了以下几种调控方法：1. 掺杂法：通过引入不同类型和浓度的杂质原子，可以有效地调节石墨烯氮化碳的能带结构和电子分布，从而影响内建电场的强度和方向。

2. 界面工程法：通过调整材料表面或界面的性质，如引入表面电荷或调整界面能级等，来改变内建电场的分布和强度。

3. 外加电场法：利用外部电场对石墨烯氮化碳进行极化处理，使其产生定向的偶极子分布，从而增强内建电场的强度和方向性。

四、内建电场对光催化产氢性能的影响内建电场的调控对石墨烯氮化碳的光催化产氢性能具有显著影响。

首先，内建电场能够有效地促进光生电子和空穴的分离，降低它们的复合几率，从而提高光能利用率。

其次，内建电场还能够加速光生电子的传输速度，使其更快地到达催化剂表面参与反应。

此外，内建电场的存在还能够影响催化剂表面的反应动力学过程，从而进一步提高光催化产氢效率。