《2014-金属元素掺杂g-C3N4的制备及其光催化性能研究.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2014-金属元素掺杂g-C3N4的制备及其光催化性能研究.pdf（95页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、姓 分类号 Q 鱼 垒 主 U DC 5 4 6 密级 公珏 编号1 Q 2 窆窆墨111 2 0 1 2 江薛大擎 硕士学位论文 金属元素掺杂g C 3 N 4 的制备及其光催化性能研究 T h e p r e p a r a t i o na n dp h o t o c a t a l y t i ca c t i v i t yo fg C 3 N 4 p h o t o c a t a l y s td o p e db ym e t a le l e m e n t s 申请学位级别 王猩亟 专业名称化堂王猩 论文提交日期2 Q 垒生Q 垒旦论文答辩日期2 Q 垒生Q 鱼旦 学位授
2、予单位和日期 江菱太堂2 Q 垒生Q 鱼月 答辩委员会主席王垃 评阅人 2 0 14 年6 月 学位论文版权使用授权书 江苏大学 中国科学技术信息研究所 国家图书馆 中国学术期刊 光盘版 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档 可以采用影印 缩印或其他复制手段保存论文 本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 允许论文被查阅和借阅 同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入 中国 学位论文全文数据库 并向社会提供查询 授权中国学术期刊 光盘版 电子杂 志社将本论文编入 中国优秀博硕士学位论文全文数据库 并向社会提供查询 论文的公布 包括刊登 授权江苏大学研究生院办理 本学位论文
3、属于不保密口 学位敝作者签名 强一 甬 为I 坤年D6 月D 7 同 I 舯教师虢气钵亨影 硝年 6 月 厂日 独创性声明 本人郑重声明 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 除文中已注明引用的内容以外 本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品成果 也不包含为获得江苏大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已 在文中以明确方式标明 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名 角 乇j 甬 妒f L r 年 6 月D 7 日 江苏大学硕士学位论文 摘要 随着经济与科学技术的不断发展 能
4、源短缺和环境污染问题己成 为影响人类社会发展和生活质量提高的重大问题 光催化技术因其具 有能够直接利用太阳能作为激发光源来驱动反应的特性而被认为是 一种绿色高级氧化技术 在环境污染治理和清洁能源生产方面有着广 泛的研究与应用 半导体光催化剂因其能够完全矿化和降解各种有机 和无机的污染物而受到广泛的关注 然而 半导体光催化剂还存在一 些问题如产生光生载流子的分离效率低等 制约了其在能源 环境光 催化领域的大规模推广和应用 因此 提高可见光利用效率和开发高 效 稳定的半导体光催化材料已经成为光催化领域亟待解决的问题 本文通过利用多种不同的金属元素对氮化碳单体光催化剂进行修饰 改性 旨在提高光生载流
5、子的分离效率 从而增强光催化材料的可见 光催化活性 并通过多种表征手段对材料的组成 结构和形貌进行分 析并研究了金属元素的引入对本体催化剂结构和活性带来的影响 本 文主要研究结论如下 1 以金属基反应型离子液体 O m i m F e C l 4 为前驱体 采用一步法 煅烧合成了F e g C 3 N 4 材料 运用X R D X P S T G D R S 等方法对 材料进行表征分析 研究表明 F e 已进入到g C 3 N 4 的晶格中且抑制 了g C 3 N 4 衍射峰强度 F e g C 3 N 4 中F e 是以F e 3 形式掺杂在单体 g C 3 N 4 中 F e 的改性掺杂能
6、够有效的提高g C 3 N 4 的光生载流子的分 离效率 在可见光和H 2 0 2 作用下F e g C 3 N 4 降解罗丹明B 的实验表 明F e g C 3 N 4 的活性明显高于单体g C 3 N 4 F e 的掺杂量有一个最佳点 金属元素掺杂g C 3 N 4 的制各及其光催化性能研究 当离子液体 O m i m F e C l 4 与三聚氰胺的质量比为l 2 5 时得到的 F e g C 3 N 4 的活性最高 6 0m i n 后罗丹明B 的降解率可达9 6 研究 表明F e 的引入明显有助于R h B 降解率的提升 2 以金属基反应型离子液体 O m i m 2 C u C l
7、 4 为前驱体 采用一步 法煅烧合成了C u g C 3 N 4 材料 通过X R D S E M T E M F T I R X P S D R S 等表征手段对材料进行一系列表征 研究表明 C u g C 3 N 4 中C u 是以C u 和C u 2 形式掺杂在单体g C 3 N 4 中 C u 的引入可以明显提高 催化剂对可见光的吸收能力 C u g C 3 N 4 相比于单体g C 3 N 4 具有低的 电子一空穴复合率和高的电子 空穴分离效率 在可见光和H 2 0 2 作用 下 C u g C 3 N 4 对罗丹明B 光催化降解活性明显高于单体g C 3 N 4 3 以金属基反应型
8、离子液体 C 8 H 1 7 2 C H 3 2 N 2 N i C l 4 为前驱体 采用一步法煅烧合成了N i g C 3 N 4 材料 运用X R D S E M T E M F T I R T G X P S 光电流 D R S 等表征手段分析了N i g C 3 N 4 的组 成结构 形貌和光学性质 研究表明 N i 是以N i 2 形式掺杂在单体 g C 3 N 4 中 在可见光和H 2 0 2 作用下N i g C 3 N 4 降解罗丹明B 的实验 证实 过量的N i 掺杂会抑制g C 3 N 4 光催化降解R h B 的活性 同时 N i 的掺杂量有一个最佳点 当前驱体中离子液
9、体与三聚氰胺的质量 比为1 5 0 时得到的N i g C 3 N 4 的活性最高 2h 后罗丹明B 的降解率 9 n 爿 键词 光催化 可见光 离子液体 氮化碳 掺杂 江苏大学硕士学位论文 A B S T R A C T W i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n ds c i e n c et e c h n o l o g y t h e p r o b l e m so fe n e r g ys h o r t a g ea n de n v i r o n m e n tp o l l u t i o
10、ni m p a c to u r s o c i e t ya n dl i v i n gs t a n d a r d P h o t o c a t a l y t i ct e c h n o l o g yc a nu s et h es o l a r e n e r g ya st h ee x c i t a t i o nl i g h ts o u r c et od r i v et h er e a c t i o nd i r e c t l y S Ot h a t i ti sw e l lk n o w na st h e g r e e na d v a n
11、 c e d o x i d a t i o nt e c h n o l o g y P h o t o c a t a l y t i ct e c h n o l o g yh a s b e e n w i d e l y u s e di ne n v i r o n m e n t a l p o l l u t a n t t r e a t m e n ta n dc l e a n e n e r g yd e v e l o p m e n t S e m i c o n d u c t o r p h o t o c a t a l y s t h a sc a u s
12、e d w i d e l y a t t e n t i o nd u et oi t s c o m p l e t e l y m i n e r a l i z a t i o na n d d e g r a d a t i o n o fv a r i o u s o r g a n i c a n d i n o r g a n i c p o l l u t a n t s H o w e v e r s e m i c o n d u c t o rp h o t o c a t a l y s t a l s oh a ss o m e p r o b l e m ss u
13、 c ha sl o ws e p a r a t i o nr a t eo fp h o t o g e n e r a t e de l e c t r o n h o l e t h a tr e s t r i c tt h el a r g e s c a l ep o p u l a r i z a t i o na n da p p l i c a t i o no fe n e r g ya n d e n v i r o n m e n t V i s i b l e l i g h t d r i v e np h o t o c a t a l y s t sw i t
14、 hh i g ha c t i v i t ya n d s t a b i l i t y h a sa t t r a c t e dag r e a td e a lo fa t t e n t i o n I nt h i s p a p e r t h e e x p e r i m e n t su s e dd i f f e r e n tm e t a le l e m e n t st om o d i f yg C 3 N 4m a t e r i a l sS O a st oe n h a n c et h es e p a r a t i o nr a t eo
15、fp h o t o g e n e r a t e de l e c t r o n h o l e T h e s t r u c t u r e c o m p o s i t i o na n dm o r p h o l o g yo ft h ec a t a l y s t sw e r em e a s u r e d t h r o u g hav a r i e t yo fc h a r a c t e r i z a t i o nm e t h o d s T h er e s e a r c hc o n t e n ta n d t h ea c h i e v
16、e m e n t sw e r em a i n l ye m b o d i e di nt h ef o l l o w i n ga s p e c t s 1 F e g C 3 N 4c o m p o s i t ep h o t o c a t a l y s t s an o v e lt y p eo fv i s i b l el i g h t d r i v e n p h o t o c a t a l y s th a v e b e e ns u c c e s s f u l l ys y n t h e s i z e dv i au s i n ga 金属元素掺杂g C 3 N 4 的制备及其光催化性能研究 s i m p l e h e a tt r e a t m e n tm e t h o d T h eo b t a i n e d F e g C 3 N 4c o m p o s i t e c a t a l y s t sw i t hd i f f e r e n tF ec o n t e n t sw e r ei n v e
