高活性氧化型g-C3N4光催化剂的水热制备及其性能

• 作 者: 陈锋;明路飞;
• 机 构: 华东理工大学精细化工研究所 上海 200237
• 出 处: 第十四届全国太阳能光化学与光催化学术会议
• 发表日期: 2014年期

　　g-C3N4 作为一种非金属半导体光催化剂已被人们广泛研究,与其他多相光催化剂相比,它具有较好的化学稳定性和热稳定性,而且制备工艺简单等优点.王心晨等首先将其应用于光催化制氢方面[1].随后其他方面的研究陆续展开,研究人员通过贵金属负载、金属元素及非金属元素改性等手段改善g-C3N4 的性能,使之具有更高的光电转化效率.本工作以三聚氰胺及硫脲为原料,通过煅烧制备了纳米g-C3N4(CN).和传统的尿素法[2]相比,使用硫脲能够优化产物的结构、电子性能及光学性质,得到很好的光催化性能[3].进而使用水热处理对g-C3N4 的形貌和化学状态实施了调控.结果显示,水热处理后的样品形貌与粗产品相比发生了极大的改变.如图1 所示,随着水热时间的延长,样品由片层状(Fig.1B)逐渐转变为纳米棒状(Fig.1C),进一步转变为纳米花(Fig.1D).XPS 和元素分析观察的结果显示,随着水热的进行,g-C3N4 材料中的含氧量明显上升,水热12h 后的产物氧元素含量达到17.6wt％(EA)和14.4 at％(XPS).显示水热过程中CN 逐渐转变成了氧化型g-C3N4(CNO),12 h 水热得到的CNO-12 对应计算分子式为C3N4.6O1.3±0.1.光催化降解Acid orange 7(AO7)结果显示, CNO 光催化活性相比CN 有很大提高,CNO-12样品具有最高的光催化活性.XRD 分析发现,和CN 相比,CNO 的谱图在 13.0o处的CN(100)峰消失,在10.6o 处出现了一个新的尖锐XRD 衍射峰.类似的现象在石墨烯氧化生成氧化石墨烯(GO)中也可以观察到.这一现象再次暗示了CN 在水热过程中发生了部分氧化的过程.