g-C3N4和其复合材料的制备及其性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lkj0062
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随着印染业的发展,染料产生的废水问题,格外受到重视。在常用的废水处理方法中,光催化法备受关注。光催化降解法可以将污染物降解成CO2、H2O等,根本上转化成无毒无害的物质。非金属半导体光催化剂石墨相氮化碳(g-C3N4)因具有能隙适中、吸收可见光、化学性质稳定等优点被广泛的重视。在本文中,我们利用Hummers法,将g-C3N4进行处理,研究其结构、形貌及光催化性能的机制和变化规律。碳微球具有其光滑完整的球型表面而被应用于吸附有机污染物。尖晶石铁氧体除了具有很好的吸附效果之外,在室温下也表现着铁磁性,将铁氧体与其他光催化剂或吸附剂复合时,可以根据其磁性将复合材料与水体分离,避免二次污染。基于此,本文将g-C3N4、CoFe2O4、碳微球三种材料复合在一起,制备了 g-C3N4/CoFe2O4/C微球复合材料,研究其结构、形貌、磁性及光催化降解性能。利用g-C3N4与氧化石墨烯都具有层状结构这一特点,采用Hummers法对固相法制备出的g-C3N4进行处理,以减弱其层间结合力,制备薄层状g-C3N4。剥离后的g-C3N4颗粒尺寸明显减小,呈纳米棒状。与未处理的g-C3N4相比,处理后的g-C3N4的光催化降解亚甲基蓝(MB)的效果大大提高,去除率由38.45%提升到96.61%。通过XPS、PL光谱、光电流响应等分析,发现这是由于处理后的g-C3N4氧化还原能力的增强,光生电子和空穴的分离率增加,复合率降低,使其光催化性能得以提高。剥离后的g-C3N4光催化降解效果最好的pH值为9。用水热结合固相法制备g-C3N4/CoFe2O4/CMs复合材料。首先采用二次水热法来制备CoFe2O4/碳微球复合材料,通过SEM、TEM等测试手段,观察CoFe2O4与碳微球复合的形貌和吸附性质;发现0.3CoFe2O4/CMs的吸附性能最佳。将复合和吸附效果最好的0.3CoFe2O4/CMs与g-C3N4进行复合,研究比例对形貌、结构和光催化性能的影响。发现复合后光催化效果也大大的提升。在pH值为9时,g-C3N4/CoFe2O4/CMs复合材料的光催化降解效果达到最好。
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