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类石墨相氮化碳是一种新兴不含金属的光催化剂,在可见光辐射下有良好的光响应性,具有非常好的应用前景,但其光催化性能还是不能大规模量产应用。目前对类石墨氮化碳的研究主要是关于如何提高类石墨氮化碳的光催化效率,通过常用方法制备的类石墨氮化碳不仅比表面积比较小,而且由于光生电子和空穴的高复合率导致其具有较低的量子效率;另外,它的可见光响应范围相对较窄,在太阳光照射下存在吸收不充分的问题。对类石墨相氮化碳进行修饰改性可以有效改变类石墨相氮化碳的电子结构与形貌特征,由此拓宽和调节其催化性能与应用范围,其中掺杂改性和复合改性是修饰类石墨相氮化碳的主要方法。本文分别通过金属镱掺杂改性、金属镱和非金属磷共掺杂改性以及与碳量子点复合改性三种方法,并分别对修饰改性后的类石墨相氮化碳进行光催化活性性能研究,所制备的高活性类石墨相氮化碳光催化性能提升效果明显。本文具体内容如下:(1)以三聚氰胺和氯化镱为原料,利用液体中的布朗运动使三聚氰胺与氯化镱加热互溶,然后在低压下对处理过的前驱体进行烘干,得到的样品再放入管式炉(氮气流下)进一步反应,采用液相掺杂法一步合成了镱离子掺杂的类石墨相氮化碳。经光催化活性测试,30分钟氙灯照射后的罗丹明B降解效率从纯相的28.3%提高到71.5%。通过XRD、SEM、BET和PL光谱等表征手段,探究了光催化活性提高的原因。通过表征结果得知,经过金属镱掺杂的类石墨相氮化碳禁带宽度增大,有效地分离光生电子-空穴对,致其光催化效率有明显提高。(2)以三聚氰胺、氯化镱和磷标准溶液为原料。在上一章节中金属镱的最佳掺杂比例的基础上,加入不等量的磷标准溶液,利用与上一章节同样的方法一步合成了金属镱、非金属磷共掺杂的类石墨相氮化碳,本次光催化活性测试加大了污染物(罗丹明B)的浓度并将共掺杂样品与金属镱最佳掺杂比例的样品进行对比。再次掺磷的共掺杂样品在经过60分钟氙灯照射后,罗丹明B的降解率从镱单掺杂的25.9%进一步提高到54.1%。通过XRD、XPS、SEM、BET和PL光谱等表征手段得知,镱和磷的共掺杂影响了类石墨相氮化碳的电子结构,同样造成了光生电子-空穴对的有效分离,光催化活性得到进一步提升。(3)选取一种随着反应时间不同,发光强度、发光波长都产生变化的碳量子点(CQDs),并用此碳量子点与类石墨相氮化碳构建异质结。本章探讨了碳量子点与石墨相氮化碳复合材料的光催化活性,并对碳量子点的发光强度与波长对光催化效率的影响进行了初步研究。经过光催化活性测试,80分钟光照后对罗丹明B降解效率从20.8%提高到45.5%。通过XRD、SEM、BET和PL光谱等表征得知,碳量子点和类石墨相氮化碳形成的异质结结构有效抑制了光生电子-空穴对的复合,光催化活性有了显著提升。