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石墨相氮化碳（g-C3N4）因可见光吸收能力强，化学稳定性高，合成成本低等优势，在光催化领域具有广阔的应用前景。然而，由于其比表面积小、光生电子-空穴复合率高等缺点，使g-C3N4的光催化活性受到抑制。活性炭（AC）是一种具有大比表面积和良好电子传递性质的碳材料。在水质处理、废气治理及催化剂载体等领域应用广泛，导致环境中产生了大量废弃的AC需进行处置。传统的AC再生具有化学消耗大，处理周期长，具有二次污染等问题，而光催化再生AC是一种绿色环保的处置方法。
因此，本论文将g-C3N4与AC复合，制备了g-C3N4/AC复合材料。该复合材料可以增大g-C3N4的比表面积，抑制光生电子-空穴的复合，进而提高其光催化活性。同时，AC在g-C3N4的光催化作用下得到再生，使AC重复利用，避免了传统再生方法造成的二次污染，有助于解决当前废弃AC的处置问题。主要研究内容如下：
（1）以三聚氰胺为前驱体，与AC混合均匀后，采用原位热缩聚法制备了具有良好吸附性能和光催化活性的g-C3N4/AC复合材料，通过各种手段如XRD，FT-IR，XPS，N2吸附-解吸，TEM，UV-Vis DRS和EIS等，对复合材料的结构及物理化学性能进行表征。以低浓度下的罗丹明B（RhB）为目标污染物研究其吸附行为及光催化活性。制备得到的g-C3N4/AC复合材料中，堆叠的块体g-C3N4被AC碎片化，使其比表面积和反应活性位点增加，同时提高了复合材料的导电能力，促进其光生电子-空穴的分离和转移。通过吸附实验及吸附动力学和吸附等温线研究复合材料的吸附行为，分别符合伪二级动力学模型和Freundlich吸附模型。通过光催化降解RhB实验研究复合材料的光催化活性，AC（5％）/g-C3N4复合材料具有最高的去除效率，可达97%，其吸附容量和光催化降解速率常数分别是纯g-C3N4的4.3和4.1倍。通过循环实验研究复合材料的循环稳定性，其在5次循环后稳定性良好。结合表征测试结果及活性物种捕获实验，提出了AC（5％）/g-C3N4对RhB吸附-光催化降解的可能机理。
（2）以尿素为前驱体，采用高温缩聚法制备光催化活性更高的g-C3N4，调整g-C3N4与AC的比例，再次经过高温煅烧，制备了g-C3N4/AC复合材料。通过各种表征手段如XRD，FT-IR，XPS，N2吸附-解吸，TEM，UV-Vis DRS和EIS等，研究复合材料的结构及物理化学性能。以高浓度的RhB为目标污染物，研究复合材料的吸附行为及光催化再生AC的性能。制备得到的g-C3N4/AC复合材料中，块体g-C3N4的堆叠结构同样被AC分散，增加了光催化反应活性位点，提高了其对AC的再生性能。通过拟合吸附动力学和吸附等温线研究复合材料的吸附行为，分别符合伪二级动力学模型和Freundlich吸附模型。通过再生实验研究复合材料的再生效率，g-C3N4（40%）/AC复合材料中的AC具有最高的再生效率，可达到83％。结合表征测试结果，吸附和解吸实验及活性物种捕获实验研究了AC光催化再生的可能机理。
综上所述，本论文制备得到g-C3N4/AC复合材料，通过一系列的表征测试及实验研究，探索了复合材料中g-C3N4与AC之间的相互促进作用及其机理，实现了g-C3N4光催化活性及AC光催化再生性能的提高。
因此，本论文将g-C3N4与AC复合，制备了g-C3N4/AC复合材料。该复合材料可以增大g-C3N4的比表面积，抑制光生电子-空穴的复合，进而提高其光催化活性。同时，AC在g-C3N4的光催化作用下得到再生，使AC重复利用，避免了传统再生方法造成的二次污染，有助于解决当前废弃AC的处置问题。主要研究内容如下：
（1）以三聚氰胺为前驱体，与AC混合均匀后，采用原位热缩聚法制备了具有良好吸附性能和光催化活性的g-C3N4/AC复合材料，通过各种手段如XRD，FT-IR，XPS，N2吸附-解吸，TEM，UV-Vis DRS和EIS等，对复合材料的结构及物理化学性能进行表征。以低浓度下的罗丹明B（RhB）为目标污染物研究其吸附行为及光催化活性。制备得到的g-C3N4/AC复合材料中，堆叠的块体g-C3N4被AC碎片化，使其比表面积和反应活性位点增加，同时提高了复合材料的导电能力，促进其光生电子-空穴的分离和转移。通过吸附实验及吸附动力学和吸附等温线研究复合材料的吸附行为，分别符合伪二级动力学模型和Freundlich吸附模型。通过光催化降解RhB实验研究复合材料的光催化活性，AC（5％）/g-C3N4复合材料具有最高的去除效率，可达97%，其吸附容量和光催化降解速率常数分别是纯g-C3N4的4.3和4.1倍。通过循环实验研究复合材料的循环稳定性，其在5次循环后稳定性良好。结合表征测试结果及活性物种捕获实验，提出了AC（5％）/g-C3N4对RhB吸附-光催化降解的可能机理。
（2）以尿素为前驱体，采用高温缩聚法制备光催化活性更高的g-C3N4，调整g-C3N4与AC的比例，再次经过高温煅烧，制备了g-C3N4/AC复合材料。通过各种表征手段如XRD，FT-IR，XPS，N2吸附-解吸，TEM，UV-Vis DRS和EIS等，研究复合材料的结构及物理化学性能。以高浓度的RhB为目标污染物，研究复合材料的吸附行为及光催化再生AC的性能。制备得到的g-C3N4/AC复合材料中，块体g-C3N4的堆叠结构同样被AC分散，增加了光催化反应活性位点，提高了其对AC的再生性能。通过拟合吸附动力学和吸附等温线研究复合材料的吸附行为，分别符合伪二级动力学模型和Freundlich吸附模型。通过再生实验研究复合材料的再生效率，g-C3N4（40%）/AC复合材料中的AC具有最高的再生效率，可达到83％。结合表征测试结果，吸附和解吸实验及活性物种捕获实验研究了AC光催化再生的可能机理。
综上所述，本论文制备得到g-C3N4/AC复合材料，通过一系列的表征测试及实验研究，探索了复合材料中g-C3N4与AC之间的相互促进作用及其机理，实现了g-C3N4光催化活性及AC光催化再生性能的提高。