ZIF-8@g-C3N4异质结构的构筑及增强其光催化性能的研究

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人类文明的发展始终伴随着能源问题和环境问题,尤其是进入二十一世纪以来,随着发展积累的恶果不断积累,环境保护和可持续发展已然成为了世界性课题。目前,光催化技术由于其绿色,环保,可持续等优点在环境保护领域深受喜爱。催化剂是光催化技术的核心,类石墨相氮化碳(g-C3N4)对可见光有响应,具有成为一种光催化剂的潜力。然而,其光催化性能并不高,产生的光生载流子易复合,且其光吸收范围较窄(<475nm),比表面积较低活性位点有限,在应用当中收到了极大的制约。因此,本论文以g-C3N4为载体,将其与ZIF-8进行复合,构筑不同的异质结构,并探讨其在环境污染中的应用。主要研究类容如下:(1)室温下采用自组装法制备出ZIF-8@g-C3N4异质结构复合催化剂,并在模拟可见光光源下,通过降解亚甲基蓝(MB)染料来评估其光催化活性。结果表明,ZIF-8@g-C3N4异质结构复合催化剂相较于单一的ZIF-8,g-C3N4催化活性均有提高。其中ZIF-8@g-C3N4-7.5(ZCN-7.5)样品具有最高的催化活性,在经过120 min的光照后,亚甲基蓝的降解率达到90.4%。经过循环实验表明,在5次循环实验后,ZCN-7.5仍保持良好的稳定性。此外,通过对ZIF-8和g-C3N4的性质的分析,提出了异质结构复合光催化剂光催化性能提高的机理。(2)采用自助装-光照法制备出Ag@ZIF-8@g-C3N4三元异质结构的复合光催化剂。并在模拟可见光光源下,通过降解亚甲基蓝(MB)染料来评估其光催化活性。结果表明,三元异质结构的复合光催化剂表现出更加优异的光催化性能,其中Ag@ZIF-8@g-C3N4-7.5(AZC-7.5)样品具有最佳的光催化性能,在经过120min的光照后,亚甲基蓝的降解率可以达到96%,并且经过5次循环实验后,其催化降解效率人保持为92.5%。此外,并对其光催化增强机理进行了研究。(3)采用水热法制备出g-C3N4@ZIF-8@MoS2三元异质结构复合光催化剂,并在模拟可将光光源下,通过降解亚甲基蓝染料(MB)来评估其光催化活性。结果表明,三元异质结构的复合光催化剂表象出记为优异的光催化性能,gC3N4@ZIF-8@MoS2(CZM-7.5)表现出最优异的光催化性能,在经过90min的光照后,亚甲基蓝的降解率可达到98.7%,并且在经过5次循环实验后,其降解率下降6.3%,并提出了复合材料的降解反应机理。
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