新型g-C3N4光催化材料的制备与性能研究

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1、分类号：单位代码：１０１４０密级：公开学号５３１７１８．：４０３１？ＬＩＡＯＮＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文ＴＨＥＳＩＳＦＯＲＭＡＳＴＥＲＤＥＧＲＥＥ－ＣＮ中文题目：新型ｇ３４光催化材料的制备与性能研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｎ－ｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆＮｅｗＣ３Ｎ４ｙｐｇ英文题目：ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌ论文作者：王洪亮指导教师：范晓星副教授专业：凝聚态物理完成时间二○一八年五月：＊９辽

2、宁大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注的内容外，不包含其他个人＇或集体已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人为获得其他学位而使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中进行了标注，并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名ｉ＞：±年夕月３日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送

3、交学位论文的原件、复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅。本人授权辽宁大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同时授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国博士学位论文全文数据库》和《中国优秀硕士学位论文全文数据库》并通过网络向社会公众提供信息服务。学校须按照授权对学位论文进行管理，不得超越授权对学位论文进行任意处理。保密（），在年后解密适用本技权书。（保密：请在括“”号内划Ｖ）

4、分、授权人签名：ｉ；？、秦指导教师签名日期：年ｒ月弘日日期：年切＾１申请辽宁大学硕士学位论文新型g-C3N4光催化材料的制备与性能研究ResearchonSynthesisandPropertiesofNewg-C3N4photocatalyticmaterial.作者：王洪亮指导教师：范晓星副教授专业：凝聚态物理答辩日期：2018年5月26日二○一八年五月·中国辽宁摘要摘要目前，在世界范围内能源短缺和环境污染问题日益突出，因此开发新能源和技术来解决此类问题显得尤为迫切。由于光催化技术可以实

5、现光催化剂在光照下分解水制氢以及降解污染物，所以光催化技术在解决能源和环境问题展现出巨大的潜力。石墨相氮化碳（g-C3N4）由非金属元素组成，具有性质稳定、低成本、可见光响应和环境友好的特性，因此对于g-C3N4光催化材料的研究受到广泛关注。然而传统的g-C3N4光催化剂的比表面积小以及电子-空穴对复合率高限制了其催化效率。本文基于石墨相氮化碳（g-C3N4）存在的问题，从增加比表面积和改善电子-空穴复合率出发，提高其光催化性能。论文的具体内容如下：1.多孔g-C3N4光催化剂的制备及表征分析及光催化性能测试本文

6、使用乙醛处理三聚氰胺得到前驱体，前驱体在氮气保护焙烧，然后在空气中热氧化刻蚀得到大比表面积的多孔的g-C3N4光催化剂。多孔g-C3N4样品分别进行XRD、SEM、TEM、、氮气吸附-脱附、XPS、和UV-vis等表征测试。通过表征测试分别分析了样品的晶体结构、微观形貌、内部结构、比表面积及孔径分布、光学性能,进一步的分析了样品形成机理。多孔g-C3N4的比表面积相对于2-12-1传统的g-C3N4的比表面积（8.13mg）增加至95.8mg,其比表面积提升了11.733-1倍。孔容积由0.167cmg-1提升至

7、0.672cmg，表明g-C3N4样品的孔隙增大。微量乙醛抑制了g-C3N4样品热聚合过程，抑制过程导致晶粒尺寸变小，缩短了载流子的传输距离，同时产生缺陷提高了载流子的分离效率。实验显示多孔g-C3N4样品的光催化性能相对纯的g-C3N4的光催化性能提升了4.5倍。光催化活性的提升原因归纳为乙醛处理三聚氰胺在氮气下焙烧形成结构缺陷，结构缺陷在空气焙烧下首先被热氧化刻蚀形成了孔隙结构并存在缺陷，因此使得材料的表面积增加，增大了反应物与样品的接触面积，有利于光催化反应；同时导致样品的晶粒尺寸的减小，缩短了光生电子-空

8、穴传输距离；缺陷有利于电子-空穴的有效分离，最终由于多种因素协同作用提高多孔g-C3N4的光催化性能。2.多孔g-C3N4光催化剂的应用利用多孔g-C3N4催化剂的高的光催化活性，分别以硅酸钠与磷酸二氢钠作为粘结剂制备硅酸钠-g-C3N4光催化涂层与磷酸二氢铝-g-C3N4光催化涂层。分别探I摘要究了加热温度与催化剂的量值对硅酸钠-g-C3N4光催化涂层催化性能的影响以及