编号：FTJS107685
篇名： 改性石墨相氮化碳的光催化产氢及水污染物降解研究
作者： 闫竹云
关键词： 氮化碳; 光催化; 产氢; 降解;
机构：沈阳师范大学
摘要： 随着传统矿物能源的大量消耗,各种自然环境问题亟待解决,因此大力发展绿色可再生能源成为解决环境问题的根本方法。在众多新能源中,氢能是可再生的清洁能源,利用水分解制得的氢气作为燃料燃烧,除了生成大量热能之外只产生可循环利用的水,大力发展氢能是未来解决能源问题的有效途径之一。在众多制氢方法中,光催化水分解产氢只利用太阳光和水,不消耗其他能源及材料,可以真正做到零污染、可再生。而氮化碳作为一种非金属光催化剂,具有成本低、制备简单、低毒性、合适的光学带隙等优点,被广泛用于光催化领域。本文主要研究了氮化碳基改性材料在光催化产氢和污染物降解中的应用,通过多种方法对氮化碳进行改性以改善单独的氮化碳在光催化过程中存在的比表面积低、光生电子-空穴对复合严重,带隙值大等缺点,以提高其光催化性能。 本课题采用了形貌调控、掺杂和负载助催化剂的方法对氮化碳进行优化,以提高其在光催化水分解和水污染物降解方面的性能,并对制备的光催化材料进行TEM、XRD、FT-IR、XPS、UV-Vis等表征分析来确定材料的结构形貌,元素组成,光学带隙等。主要研究内容如下: 1.在光催化水分解产氢的研究中以三聚氰胺和三聚氰酸为前体,通过酸化并溶解混合和直接热聚合的方法分别制备了三种氮化碳,分别为块状氮化碳（MCN）、卷曲片状氮化碳（MCCN）和毛肚状氮化碳（MCHCN）,再利用水热的方法制备Co4S3复合氮化碳光催化剂。测试结果表明三种氮化碳复合Co4S3后都有产氢性能,但毛肚氮化碳复合Co4S3（Co4S3/MCHCN）的光催化水分解产氢性能最好,为9.36mmol/g/h,是块状氮化碳复合Co4S3（Co4S3/MCN）光催化剂的6.41倍。 2.在光催化降解有机污染物--亚甲基蓝（MB）和四环素（TC）的研究中以尿素和2-氨基吡啶为前体,通过混合热聚合的方法制备了吡啶环掺杂的氮化碳（CN2AP）,并通过混合煅烧的方法将不同质量的氧化钨（WO3）负载到氮化碳表面,实验结果表明,单独的氮化碳对MB或TC的降解能力有限,当负载WO3后,复合光催化剂对有机污染物的降解率大幅上升,其中WO3前体量为10mg时,10%WO3/CN2AP对MB的降解率在60min内达到了95%;当WO3前体量为3mg时,3%WO3/CN2AP对TC的降解率在60min内同样达到了95%。 3.此外,还使用同样的方法将WO3与MCHCN进行了复合用于降解亚甲基蓝,以对比不同氮化碳复合同种氧化钨的性能差异。实验结果表明,WO3前体量为10mg时,10%WO3/MCNCH对MB的降解率在100min内达到了95%。