论文部分内容阅读
由碳氮两种元素组成富氮碳材料因可调的结构与优异的性能而受到研究人员的普遍关注,其在电子、光学、生物医学、传感、催化和储能等诸多领域均展现出巨大的应用前景。对富氮碳材料的微观形貌结构的调控是优化其性能常用的方法之一。熔盐法是一种绿色、高效的无机材料粉体制备方法,熔盐可以提供液相反应介质和盐模板,促进反应物扩散和加速反应进程,在较低的合成温度和较短的反应时间形成具有特殊结构的产物。基于此,本论文以二氰二胺、三聚氰胺或二氨基马来腈为氮源和碳源,采用熔盐法制备了氮化碳、硫掺杂氮化碳和多级孔氮掺杂碳材料,并对其合成工艺和产物性能等进行了研究。研究表明:（1）以三聚氰胺为原料,以LiBr-KCl为熔盐介质,在盐料比20:1且500°C保温3 h的条件下制备了不规则棒状和颗粒状的氮化碳粉体,其光催化降解亚甲基蓝速率约为体相氮化碳的2倍。以二氰二胺为原料,以LiBr-KCl为熔盐介质,在盐料比80:1及500°C保温3 h的条件下制备了片状氮化碳粉体,其光催化降解亚甲基蓝速率约为体相氮化碳的4倍。此外,该片状氮化碳具有优异的可见光光催化还原CO2活性和高的CH4选择性转化。（2）以二氰二胺为原料,以三聚硫氰酸为硫源（三聚硫氰酸/二氰二胺为5wt%）,以LiBr-KCl为熔盐介质,采用熔盐法在盐料比80:1及500°C/3 h的条件下合成了硫掺杂氮化碳粉体,其光催化降解亚甲基蓝速率约为体相氮化碳的10倍。（3）以二氨基马来腈为前驱体,ZnCl2-KCl为熔盐介质,采用熔盐法合成了多级孔氮掺杂碳微球（HPNC）。加入7.1 wt%FeCl3·6H2O催化剂时制所备的HPNC7样品具有最高的比表面积,约为3155 m2/g,其中微孔表面积为808 m2/g,介孔比表面积为2347 m2/g。所制备的HPNC7样品具有很高的超级电容性能。当电流密度为0.5 A/g时,其在6M KOH电解液中的比电容达到455 F/g。其两电极对称电容器的能量密度达到93.6 Wh/kg,在5000次循环后电容保持率仍可达到95%。此外,所制备的HPNC7碳微球对化学染料（亚甲基蓝和甲基橙）和CO2都具有很高的吸附性能。