【摘 要】
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石墨相氮化碳（g-C3N4）自2009年在光催化领域被提出以来,已经发展了10多年。由于其制备工艺简单,易于改性,并在可见光照射下具有良好的光催化效果,一直是研究的热点。但g-C3N4具有较弱的载流子分离能力,光生载流子的不定向迁移导致其进一步发展受阻。载流子的迁移过程类似于电子的转移,可以通过微观电场进行调控。具有强极性的分子和自发极化的铁电材料被认为是理想的调控物质。试验从原料出发,制备了不同
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石墨相氮化碳（g-C3N4）自2009年在光催化领域被提出以来,已经发展了10多年。由于其制备工艺简单,易于改性,并在可见光照射下具有良好的光催化效果,一直是研究的热点。但g-C3N4具有较弱的载流子分离能力,光生载流子的不定向迁移导致其进一步发展受阻。载流子的迁移过程类似于电子的转移,可以通过微观电场进行调控。具有强极性的分子和自发极化的铁电材料被认为是理想的调控物质。试验从原料出发,制备了不同原料合成的g-C3N4,以及铌酸钾钠（KNN）、二维层状Bi3Ti4O12、一维(Bi0.5Na0.5)Ti O3纤维复合的g-C3N4。并在此基础上探究了它们的光吸收性能、光催化性能、电化学性能以及压电协同光催化性能。采用二次煅烧的方法制备了不同原料合成的g-C3N4。其中,尿素和硫脲制得的g-C3N4比表面积大,载流子分离能力好,可见光下降解50 m L 5 mol/L的罗丹明B（Rh B）时间在80 min以内。硫脲制备的g-C3N4还表现出较好的光吸收能力和2.54e V的窄带隙。将强极性的碱性Na OH加入到硫脲的制备过程中,样品在紫外光下降解性能出现了明显的提升。DCN-0.16的样品在20 min内即可降解90%的Rh B。其经过5次循环使用后,依然保留了催化活性,展现出优异的稳定性。采用传统的固相法制备了KNN粉体,并通过蒸发溶剂法制备了KNN/g-C3N4复合光催化剂,探究了最佳配比、煅烧温度和极化作用对光催化性能的影响。掺入KNN质量比为4%的样品3 h达到92%的降解率。虽然调整了复合后的煅烧温度为550℃使其150 min即可完成催化降解,但总体光催化效果还是有所下降。极化后的KNN的掺入90 min可以达到80%以上光催化Rh B降解。实验证明极化作用有利于光生载流子的分离,促进整体降解效果。通过超声分散将二维层状Bi3Ti4O12和一维静电纺丝制备的(Bi0.5Na0.5)Ti O3纤维与g-C3N4进行复合,并探究了样品的压电协同光催化性能。层状Bi3Ti4O12的复合不利于样品的可见光催化性能,(Bi0.5Na0.5)Ti O3纤维的掺入则有促进作用。在超声和模拟太阳光照射的共同作用下,两者最佳配比的样品在40 min下即可完成对Rh B的压电协同降解。图57幅;表4个;参53篇。
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