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氮化碳聚合物半导体光催化 被引量:84
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作者 张金水 王博 王心晨 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第1期19-29,共11页
半导体光催化技术通过太阳光驱动一系列重要的化学反应,将低密度的太阳能转化为高密度的化学能或直接降解和矿化有机污染物,在解决能源短缺和环境污染等问题方面具有重要的应用前景。最近,聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C3N4),由于优异的... 半导体光催化技术通过太阳光驱动一系列重要的化学反应,将低密度的太阳能转化为高密度的化学能或直接降解和矿化有机污染物,在解决能源短缺和环境污染等问题方面具有重要的应用前景。最近,聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C3N4),由于优异的化学稳定性和独特的电子能带结构,被作为一种廉价、稳定、不含金属组分的可见光光催化剂广泛应用于太阳能的光催化转化,如光解水产氢产氧、有机选择性光合成和有机污染物的降解等,引起人们的关注。本文将围绕g-C3N4光催化剂的改性研究,综述国内外近年来在g-C3N4光催化领域所取得一些重要进展,比如理论研究g-C3N4的组成结构及化学性质、金属/非金属掺杂调控g-C3N4的半导体能带结构、软/硬模板法优化g-C3N4的纳米结构、表面化学修饰改进g-C3N4的表面反应动力学过程及半导体复合提高光生载流子的分离效率等。最后,本文还对g-C3N4光催化的未来发展趋势进行展望。 展开更多
关键词 太阳能 光催化 聚合物半导体 石墨相氮化碳
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Interfacial engineering of graphitic carbon nitride(g-C_3N_4)-based metal sulfide heterojunction photocatalysts for energy conversion: A review 被引量:37
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作者 Yijie Ren Deqian Zeng Wee-Jun Ong 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期289-319,共31页
As one of the most appealing and attractive technologies, photocatalysis is widely used as a promising method to circumvent the environmental and energy problems. Due to its chemical stability and unique physicochemic... As one of the most appealing and attractive technologies, photocatalysis is widely used as a promising method to circumvent the environmental and energy problems. Due to its chemical stability and unique physicochemical, graphitic carbon nitride (g-C3N4) has become research hotspots in the community. However, g-C3N4 photocatalyst still suffers from many problems, resulting in unsatisfactory photocatalytic activity such as low specific surface area, high charge recombination and insufficient visible light utilization. Since 2009, g-C3N4-based heterostructures have attracted the attention of scientists worldwide for their greatly enhanced photocatalytic performance. Overall, this review summarizes the recent advances of g-C3N4-based nanocomposites modified with transition metal sulfide (TMS), including (1) preparation of pristine g-C3N4,(2) modification strategies of g-C3N4,(3) design principles of TMS-modified g-C3N4 heterostructured photocatalysts, and (4) applications in energy conversion. What is more, the characteristics and transfer mechanisms of each classification of the metal sulfide heterojunction system will be critically reviewed, spanning from the following categories:(1) Type I heterojunction,(2) Type II heterojunction,(3) p-n heterojunction,(4) Schottky junction and (5) Z-scheme heterojunction. Apart from that, the application of g-C3N4-based heterostructured photocatalysts in H2 evolution, CO2 reduction, N2 fixation and pollutant degradation will also be systematically presented. Last but not least, this review will conclude with invigorating perspectives, limitations and prospects for further advancing g-C3N4-based heterostructured photocatalysts toward practical benefits for a sustainable future. 展开更多
关键词 graphitic carbon nitride Metal sulfide PHOTOCATALYSIS Energy transformation Water splitting Reduction of carbon dioxide Pollutant degradation Nitrogen fixation
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In situ synthesis of graphitic-C3N4 nanosheet hybridized N-doped TiO2 nanofibers for efficient photocatalytic H2 production and degradation 被引量:31
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作者 Cheng Han Yingde wang +4 位作者 Yongpeng Lei Bing Wang Nan Wu Qi Shi Qiong Li 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第4期1199-1209,共11页
Graphitic carbon nitride nanosheets (g-C3N4 NSs) hybridized nitrogen doped titanium dioxide (N-TiO2) nanofibers (GCN/NT NFs) have been synthesized in situ via a simple electrospinning process combined with a mod... Graphitic carbon nitride nanosheets (g-C3N4 NSs) hybridized nitrogen doped titanium dioxide (N-TiO2) nanofibers (GCN/NT NFs) have been synthesized in situ via a simple electrospinning process combined with a modified heat-etching method. The prepared GCN/NT NFs were characterized by a variety of methods and their photocatalytic activities were evaluated by hydrogen (H2) production from water splitting and degradation of rhodamine B in aqueous solution. It was found that the GCN/NT NFs have a mesoporous structure, composed of g-C3N4 NSs and N-doped TiO2 crystallites. The g-C3N4 NSs synthesized after heat-etching were found to be embedded in, and covered, the hybrid NFs to form stable interfaces. The partial decomposition of g-C3N4 releases its nitrogen content which eventually gets doped into the nearby TiO2 skeleton. The GCN/NT NFs give a high photocatalytic H2 production rate of 8,931.3 μmol·h^-1·g^-1 in aqueous methanol solution under simulated solar light. Such a highly efficient photocatalytic perfor- mance can be ascribed to the combined effects of g-C3N4 NSs and N-doped TiO2 with enhanced light absorption intensity and improved electron transport ability. Also, the large surface area of the mesoporous NFs minimizes light reflection on the surface and provides more surface-active sites. This work highlights the potential of quasi-one dimensional hybrid materials in the field of solar energy conversion. 展开更多
关键词 PHOTOCATALYST graphitic carbon nitride titanium oxide NANOFIBER hydrogen production
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石墨相氮化碳的改性及在环境净化中的应用 被引量:22
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作者 崔言娟 王愉雄 +1 位作者 王浩 陈芳艳 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2016年第4期428-437,共10页
利用半导体光催化剂技术可以将环境污染物进行分解、转化和矿化,是解决环境污染问题的一条有效途径。聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C_3N_4)具有独特的电子结构和化学性质,是一种新型的非金属功能性材料,在利用太阳能转化清洁能源和化学... 利用半导体光催化剂技术可以将环境污染物进行分解、转化和矿化,是解决环境污染问题的一条有效途径。聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C_3N_4)具有独特的电子结构和化学性质,是一种新型的非金属功能性材料,在利用太阳能转化清洁能源和化学合成领域受到广泛关注。近几年,g-C_3N_4的开发使得利用半导体光催化技术进行环境净化的研究取得了进一步发展。本文围绕g-C_3N_4作为催化材料在环境净化中的应用,包括对水体有机污染物、细菌、大气污染物、重金属离子、CO_2等的分解转化等,综述国内外近年来的一些重要研究进展。并以在降解有机污染物中的应用为例对g-C_3N_4性能优化的各种改性措施进行了总结。最后,本文对g-C_3N_4在光催化环境净化反应过程的反应机理进行总结,并对未来发展趋势进行展望。 展开更多
关键词 光催化 石墨相氮化碳 污染物 降解
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石墨相氮化碳光催化剂研究进展 被引量:21
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作者 郭雅容 陈志鸿 +2 位作者 刘琼 张正国 方晓明 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2063-2070,共8页
石墨相氮化碳(g-C_3N_4)作为一种可见光响应的半导体聚合物光催化剂,具有廉价易得、化学稳定性好、无毒无害以及合适的禁带宽度和能带位置等优点,但也存在只能吸收波长小于475nm的光且光生载流子复合严重等问题,需要对其进行改性来提高... 石墨相氮化碳(g-C_3N_4)作为一种可见光响应的半导体聚合物光催化剂,具有廉价易得、化学稳定性好、无毒无害以及合适的禁带宽度和能带位置等优点,但也存在只能吸收波长小于475nm的光且光生载流子复合严重等问题,需要对其进行改性来提高光催化能力。本文在介绍g-C_3N_4的结构、特性和制备方法的基础上,着重评述了g-C_3N_4在形貌调控、半导体复合、元素掺杂、分子掺杂和染料敏化等改性手段方面的研究进展以及在降解有机污染物、分解水制氢、还原CO_2和有机合成等方面的应用。最后指出g-C_3N_4未来的研究方向在于用多种手段共同改性g-C_3N_4、拓展g-C_3N_4在光催化领域的应用和深入进行机理研究等方面。 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 催化剂 太阳能 制氢 聚合物
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理论计算研究二维/二维BP/g-C_(3)N_(4)异质结的光催化CO_(2)还原性能 被引量:20
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作者 费新刚 谭海燕 +2 位作者 程蓓 朱必成 张留洋 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第6期148-156,共9页
光催化二氧化碳还原成烃类化合物是解决能源短缺和环境污染的重要途径。而构建复合物光催化剂可以有效地解决单一光催化剂的缺点,并且提高二氧化碳还原活性。尽管对复合物光催化剂已经做了很多研究,然而对其活性增强的内在机制还缺乏理... 光催化二氧化碳还原成烃类化合物是解决能源短缺和环境污染的重要途径。而构建复合物光催化剂可以有效地解决单一光催化剂的缺点,并且提高二氧化碳还原活性。尽管对复合物光催化剂已经做了很多研究,然而对其活性增强的内在机制还缺乏理论认识。本文采用密度泛函理论计算方法研究了二维/二维BP/g-C_(3)N_(4)复合模型的电子性质和CO_(2)还原反应过程。通过对能带位置和界面电子相互作用的综合分析发现,在BP/g-C_(3)N_(4)异质结中,光生载流子的迁移遵循S型异质结光催化机制。与单一的g-C_(3)N_(4)相比,这种异质结可以实现光生载流子的高效分离并且拥有良好的氧化还原能力。此外,通过对比研究CO_(2)在g-C_(3)N_(4)和BP/g-C_(3)N_(4)还原反应过程发现,异质结使CO_(2)还原反应的最大能垒从1.48 e V降低到1.22e V。因此,BP/g-C_(3)N_(4)异质结在理论上被证明是一种优良的CO_(2)还原光催化剂。这项工作有助于了解BP改性对g-C_(3)N_(4)光催化活性的影响,也为其他高性能CO_(2)还原光催化剂的设计提供理论依据。 展开更多
关键词 光催化 CO_(2)还原 S型异质结 g-C_(3)N_(4) 理论计算
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Highly crystalline carbon nitride hollow spheres with enhanced photocatalytic performance 被引量:19
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作者 Yang Li Dainan Zhang +1 位作者 Jiajie Fan Quanjun Xiang 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第4期627-636,共10页
Graphitic carbon nitride(g-C_(3)N_(4))has emerged as a remarkably promising photocatalyst for addressing environmental and energy issues;however,it exhibits only moderate photocatalytic activity because of its low spe... Graphitic carbon nitride(g-C_(3)N_(4))has emerged as a remarkably promising photocatalyst for addressing environmental and energy issues;however,it exhibits only moderate photocatalytic activity because of its low specific surface area and high recombination of carriers.Preparation of crystalline g-C_(3)N_(4) by the molten salt method has proven to be an effective method to improve the photocatalytic activity.However,crystalline g-C_(3)N_(4) prepared by the conventional molten salt method exhibits a less regular morphology.Herein,highly crystalline g-C_(3)N_(4) hollow spheres(CCNHS)were successfully prepared by the molten salt method using cyanuric acid-melamine as a precursor.The higher crystallization of the CCNHS samples not only repaired the structural defects at the surface of the CCNHS samples but also established a built-in electric field between heptazine-based g-C_(3)N_(4) and triazine-based g-C_(3)N_(4).The hollow structure improved the level of light energy utilization and increased the number of active sites for photocatalytic reactions.Because of the above characteristics,the as-prepared CCNHS samples simultaneously realized photocatalytic hydrogen evolution with the degradation of the plasticizer bisphenol A.This research offers a new perspective on the structural optimization of supramolecular self-assembly. 展开更多
关键词 CRYSTALLINE Hollow spheres graphitic carbon nitride Photocatalytic hydrogen evolution Photocatalytic degradation PLASTICIZER
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Supramolecular precursor strategy for the synthesis of holey graphitic carbon nitride nanotubes with enhanced photocatalytic hydrogen evolution performance 被引量:17
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作者 Xiaoshuai Wang Chao Zhou +5 位作者 Run Shi Qinqin Liu Geoffrey I. N. Waterhouse Lizhu Wu Chen-Ho Tung Tierui Zhang 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第9期2385-2389,共5页
A simple one-step thermal polymerization method was developed for synthesis of holey graphitic carbon nitride nanotubes,involving direci eating of mixtures of melamine and urea or melamine and cyanuric acid in specifi... A simple one-step thermal polymerization method was developed for synthesis of holey graphitic carbon nitride nanotubes,involving direci eating of mixtures of melamine and urea or melamine and cyanuric acid in specific mass ratios.Supramolecular structures formed betweer the precursor molecules guided nanotube formation.The porous and nanotubular structure of the nanotubes facilitated efficient charge carrier nigration and separation,thereby enhancing photocatalytic Hz production in 20 vol.%lactic acid under visible light irradiation.Nanotubes synthesized using melamine and urea in a 1:10 mass ratio(denoted herein as CN-MU nanotubes)exhibited a photocatalytic hydroger production rate of 1,073.6μmol·h^-1·^-g with Pt as the cocatalyst,a rate of 4.7 and 3.1 times higher than traditional Pt/g-CN4 photocatalysts prepared from graphitic carbon nitride(g-CN4)obtained by direct thermal polymerization of melamine or urea,respectively.On the basis of their outstanding performance for photocatalytic H2 production,it is envisaged that the holey g-C3N4 nanotubes will find widespread uptake in other areas,including photocatalytic CO2 reduction,dye-sensitized solar cells and photoelectrochemical sensors. 展开更多
关键词 graphitic carbon nitride holey NANO TUBES PHOTOCATALYSIS VISIBLE-LIGHT response hydroge n evolution
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Enhanced visible-light photocatalytic activity of Z-scheme graphitic carbon nitride/oxygen vacancy-rich zinc oxide hybrid photocatalysts 被引量:16
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作者 刘亚男 王瑞霞 +5 位作者 杨正坤 杜虹 姜一帆 申丛丛 梁况 徐安武 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2135-2144,共10页
With the objectives of enhancing the stability,optical properties and visible-light photocatalytic activity of photocatalysts,we modified oxygen vacancy-rich zinc oxide(Vo-ZnO) with graphitic carbon nitride(g-C3N4... With the objectives of enhancing the stability,optical properties and visible-light photocatalytic activity of photocatalysts,we modified oxygen vacancy-rich zinc oxide(Vo-ZnO) with graphitic carbon nitride(g-C3N4). The resulting g-C3N4/Vo-ZnO hybrid photocatalysts showed higher visible-light photocatalytic activity than pure Vo-ZnO and g-C3N4. The hybrid photocatalyst with a g-C3N4 content of 1 wt% exhibited the highest photocatalytic degradation activity under visible-light irradiation(λ≥ 400 nm). In addition,the g-C3N4/Vo-ZnO photocatalyst was not deactivated after five cycles of methyl orange degradation,indicating that it is stable under light irradiation. Finally,a Z-scheme mechanism for the enhanced photocatalytic activity and stability of the g-C3N4/Vo-ZnO hybrid photocatalyst was proposed. The fast charge separation and transport within the g-C3N4/Vo-ZnO hybrid photocatalyst were attributed as the origins of its enhanced photocatalytic performance. 展开更多
关键词 Oxygen deficient zinc oxide graphitic carbon nitride Hybrid photocatalysts PHOTODEGRADATION Z-scheme
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K/Cl掺杂g-C_(3)N_(4)的制备及其光催化性能研究 被引量:15
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作者 王彦欣 刘亚靖 +1 位作者 陶然 范晓星 《分子催化》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期561-570,共10页
采用湿化学方法制备了K/Cl掺杂石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米材料.以三聚氰胺、KCl作为前驱体,经过溶解、沉淀和焙烧过程,使K/Cl元素在g-C_(3)N_(4)结构上均匀分布.K/Cl掺杂的引入并不影响g-C_(3)N_(4)物相的形成,而是使样品的比表面... 采用湿化学方法制备了K/Cl掺杂石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米材料.以三聚氰胺、KCl作为前驱体,经过溶解、沉淀和焙烧过程,使K/Cl元素在g-C_(3)N_(4)结构上均匀分布.K/Cl掺杂的引入并不影响g-C_(3)N_(4)物相的形成,而是使样品的比表面积增加至18.36 m^(2)·g^(-1),是纯g-C_(3)N_(4)的1.7倍.利用光催化降解气态污染物来表征材料的光催化性能,结果表明,全光谱光照下CN-K/Cl-0.07的性能是纯g-C_(3)N_(4)的2.0倍.光催化性能的提升归因于K/Cl双原子掺杂,不但提升了材料的光吸收能力,而且有利于光生电子-空穴的分离.4次循环试验后,CN-K/Cl-0.07光催化降解异丙醇的性能没有明显降低,证明其具有良好的稳定性.K/Cl掺杂g-C_(3)N_(4)光催化活性高且使用性能好,将会在气体污染物降解领域产生广泛的应用. 展开更多
关键词 石墨相氮化碳g-C_(3)N_(4) 双原子掺杂 光催化降解
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Graphitic carbon nitride (g-C3N4)-based nanosized heteroarrays: Promising materials for photoelectrochemical water splitting 被引量:15
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作者 Liqun Wang Wenping Si +6 位作者 Yueyu Tong Feng Hou Daniele Pergolesi Jungang Hou Thomas Lippert Shi Xue Dou Ji Liang 《Carbon Energy》 CAS 2020年第2期223-250,共28页
Photoelectrochemical(PEC)water splitting is recognized as a sustainable strategy for hydrogen generation due to its abundant hydrogen source,utilization of inexhaustible solar energy,high-purity product,and environmen... Photoelectrochemical(PEC)water splitting is recognized as a sustainable strategy for hydrogen generation due to its abundant hydrogen source,utilization of inexhaustible solar energy,high-purity product,and environment-friendly process.To actualize a practical PEC water splitting,it is paramount to develop efficient,stable,safe,and low-cost photoelectrode materials.Recently,graphitic carbon nitride(g-C3N4)has aroused a great interest in the new generation photoelectrode materials because of its unique features,such as suitable band structure for water splitting,a certain range of visible light absorption,nontoxicity,and good stability.Some inherent defects of g-C3N4,however,seriously impair further improvement on PEC performance,including low electronic conductivity,high recombination rate of photogenerated charges,and limited visible light absorption at long wavelength range.Construction of g-C3N4-based nanosized heteroarrays as photoelectrodes has been regarded as a promising strategy to circumvent these inherent limitations and achieve the high-performance PEC water splitting due to the accelerated exciton separation and the reduced combination of photogenerated electrons/holes.Herein,we summarize in detail the latest progress of g-C3N4-based nanosized heteroarrays in PEC water-splitting photoelectrodes.Firstly,the unique advantages of this type of photoelectrodes,including the highly ordered nanoarray architectures and the heterojunctions,are highlighted.Then,different g-C3N4-based nanosized heteroarrays are comprehensively discussed,in terms of their fabrication methods,PEC capacities,and mechanisms,etc.To conclude,the key challenges and possible solutions for future development on g-C3N4-based nanosized heteroarray photoelectrodes are discussed. 展开更多
关键词 graphitic carbon nitride HETEROJUNCTIONS NANOARRAYS photoelectrochemical water splitting
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特殊形貌g-C_3N_4基光催化材料的研究进展 被引量:14
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作者 杨冬 周致远 +3 位作者 丁菲 赵旭阳 陈瑶 姜忠义 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期495-504,共10页
特殊形貌石墨相氮化碳(g-C_3N_4)基材料具有多级结构、可调变的短程电子传递路径等特点,能较好地解决传统g-C_3N_4基材料存在的比表面积小、可见光利用效率低以及光生载流子易复合等问题,因而具有广阔的发展前景和应用潜力。本文对管/棒... 特殊形貌石墨相氮化碳(g-C_3N_4)基材料具有多级结构、可调变的短程电子传递路径等特点,能较好地解决传统g-C_3N_4基材料存在的比表面积小、可见光利用效率低以及光生载流子易复合等问题,因而具有广阔的发展前景和应用潜力。本文对管/棒/阵列、多孔微球、凝胶和仿生形貌等特殊形貌g-C_3N_4基光催化材料的研究进展进行了系统评述,并对该类材料的形貌与催化功能之间的构效关系进行了分析和总结。指出目前该类材料的研究尚处于起步阶段,还存在着形貌数量种类偏少、合成方法较少、构效关系认识不够深入等问题。因此,该领域未来应该在拓展形貌种类、调控能带位置、光生载流子转移机理和分子模拟等方面进行深入研究,为高性能光催化剂的研制提供更好的思路。 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 催化剂 太阳能 聚合物
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BiOCl/g-C_3N_4异质结催化剂可见光催化还原CO_2 被引量:13
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作者 何志桥 陈锦萍 +3 位作者 童丽丽 汤俊涛 陈建孟 宋爽 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期4634-4642,共9页
以KCl、Bi(NO3)3和类石墨氮化碳(g-C_3N_4)为前体,采用水热法成功制备了Bi OCl/g-C_3N_4异质结光催化剂,并进行可见光催化还原CO_2,考察了催化剂的活性及稳定性,同时研究BiOCl:g-C_3N_4(摩尔比)、催化剂用量和光照强度对光催化还原CO_2... 以KCl、Bi(NO3)3和类石墨氮化碳(g-C_3N_4)为前体,采用水热法成功制备了Bi OCl/g-C_3N_4异质结光催化剂,并进行可见光催化还原CO_2,考察了催化剂的活性及稳定性,同时研究BiOCl:g-C_3N_4(摩尔比)、催化剂用量和光照强度对光催化还原CO_2的影响。结果表明,在水蒸气的存在下,Bi OCl/g-C_3N_4较纯BiOCl和g-C_3N_4具有更高的光催化还原CO_2活性,在催化剂用量为0.1 g,光照强度为2.413×10-6 einstein·min-1·cm-2,Bi OCl:g-C_3N_4摩尔比为1:1的异质结催化剂显示了最高的光催化还原CO_2活性,且可见光催化剂在5次套用实验后其活性基本不变。基于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积测试(BET)和紫外-可见(UV-vis)吸收光谱表征,可以推断Bi OCl和g-C_3N_4之间形成的p-n结能有效分离光生电子和空穴,是增强光催化剂活性的主要原因。 展开更多
关键词 催化剂 二氧化碳 还原 可见光 异质结 氯氧化铋 类石墨氮化碳
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光催化材料石墨相氮化碳研究进展 被引量:13
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作者 黎小芳 沈群 +1 位作者 李覃 吕康乐 《中南民族大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第5期441-452,共12页
石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))是一种新型的非金属共轭聚合物可见光催化剂,因原料来源广泛,且电子结构优异、化学稳定性高和生物相容性良好,在太阳能转化和环境净化等方面备受关注.为此,介绍了g-C_(3)N_(4)光催化材料的分子结构特征与制... 石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))是一种新型的非金属共轭聚合物可见光催化剂,因原料来源广泛,且电子结构优异、化学稳定性高和生物相容性良好,在太阳能转化和环境净化等方面备受关注.为此,介绍了g-C_(3)N_(4)光催化材料的分子结构特征与制备方法,系统总结了其代表性的修饰改性策略,主要包括前驱体优化、元素掺杂、结晶度增强、形貌调控、半导体复合以及单原子修饰等.同时,对g-C_(3)N_(4)光催化材料在能源与环境领域中的应用情况进行了探讨,主要包括光催化分解水产氢、NO氧化去除以及CO_(2)的光催化还原制备碳氢燃料等.最后对g-C_(3)N_(4)光催化材料未来的发展进行了总结与展望. 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 改性 半导体光催化 环境催化
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石墨相氮化碳同质结光催化处理水中双酚A 被引量:13
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作者 吴瞳 顾佳玉 +3 位作者 彭晨 吴尚迪 陈欢 江芳 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期3255-3265,共11页
通过甲醇辅助溶剂热预处理,设计和制备了石墨相氮化碳同质结光催化剂(x%MeCN-CN).利用TEM、XRD、FTIR、XPS、UV-Vis DRS、PL、EIS等手段对所制备催化剂进行表征分析.以水中双酚A(BPA)为目标污染物,考察了所得催化剂的光催化降解性能,通... 通过甲醇辅助溶剂热预处理,设计和制备了石墨相氮化碳同质结光催化剂(x%MeCN-CN).利用TEM、XRD、FTIR、XPS、UV-Vis DRS、PL、EIS等手段对所制备催化剂进行表征分析.以水中双酚A(BPA)为目标污染物,考察了所得催化剂的光催化降解性能,通过活性物种捕获实验探究反应机制.结果表明,在模拟太阳光照射下,30%MeCN-CN具有最佳的光催化性能,4h对15mg/L BPA光催化降解率达98.9%,空穴和超氧自由基为主要活性物种.催化剂光催化活性的提升归因于醇热辅助预处理的能带调控作用和同质结结构的耦合作用,有效抑制了光生电子空穴对的复合,拓宽了光吸收范围.该催化剂具备良好的稳定性和循环利用能力,具有良好的应用前景. 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 同质结 光催化 双酚A
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石墨相氮化碳光催化剂的制备、改性及其在水处理中的应用 被引量:13
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作者 白佳琦 崔雨琦 +2 位作者 唐清文 安晓强 兰华春 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期69-80,共12页
作为典型的非金属半导体光催化剂,类石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))由于具有物理化学性质稳定、能带结构适宜、制备成本低廉等优势,近年来受到广泛关注.本文综述了石墨相氮化碳的基本结构特性、常用制备方法以及结构改性策略,对其在水处理... 作为典型的非金属半导体光催化剂,类石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))由于具有物理化学性质稳定、能带结构适宜、制备成本低廉等优势,近年来受到广泛关注.本文综述了石墨相氮化碳的基本结构特性、常用制备方法以及结构改性策略,对其在水处理中的应用进行了总结,并对g-C_(3)N_(4)未来的发展趋势进行了展望,以期为氮化碳新材料开发及其在水处理方面的应用提供有益参考. 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 制备方法 结构改性 水处理 光催化
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TiO2/pg-C3N4复合催化剂的制备及光催化性能 被引量:13
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作者 郭梅 任学昌 +2 位作者 王建钊 康赟 孟悦 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期5119-5125,共7页
通过简单的超声剥离分散和水热法,成功制得了具有多孔结构的TiO2/pg-C3N4复合催化剂.利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS和PL对样品的形貌、结构及光学性能进行了表征.在模拟太阳光照射下,以RhB和MO为模拟污染物考察了TiO2/pg-C3N4的光催化... 通过简单的超声剥离分散和水热法,成功制得了具有多孔结构的TiO2/pg-C3N4复合催化剂.利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS和PL对样品的形貌、结构及光学性能进行了表征.在模拟太阳光照射下,以RhB和MO为模拟污染物考察了TiO2/pg-C3N4的光催化性能.结果表明:当TiO2占Pg-C3N4的质量分数为5%时,制得的TiO2/pg-C3N4(5:100)复合催化剂具有最优的光催化性能.TiO2/pg-C3N4(5:100)对RhB的光催化降解途径为O2·-和h+使整个共轭发色团结构发生裂解.TiO2/pg-C3N4(5:100)光催化性能的提高一方面是由于多孔结构增加了光催化反应的活性位点;另一方面是由于TiO2与pg-C3N4之间形成了Z型异质结,与传统的Ⅱ型异质结相比,该复合催化剂不仅使光生载流子分离效率提高,同时保留了pg-C3N4导带电子的强还原性和TiO2价带空穴的强氧化性. 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 TiO2/pg-C3N4 异质结 多孔结构 光催化
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Facile production of ultrathin graphitic carbon nitride nanoplatelets for efficient visible-light water splitting 被引量:12
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作者 Qing Han Fei Zhao Chuangang Hu Lingxiao Lv Zhipan Zhang Nan Chen Liangti Qu 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第5期1718-1728,共11页
Ultrathin graphitic carbon nitride nanoplatelets (UGCNPs) are synthesized by a facile manner via an efficient and eco-friendly ball milling approach. The obtained UGCNPs are 2-6 nm in size and 0.35-0.7 nm in thickne... Ultrathin graphitic carbon nitride nanoplatelets (UGCNPs) are synthesized by a facile manner via an efficient and eco-friendly ball milling approach. The obtained UGCNPs are 2-6 nm in size and 0.35-0.7 nm in thickness, with improved specific surface area over that of bulk graphitic carbon nitride. Photochemical experiments show that the UGCNPs are highly active in visible-light water splitting, with a hydrogen evolution rate of 1,365 μmol·h^-1·g^-1, which is 13.7-fold greater than that of their bulk counterparts. The notable improvement in the hydrogen evolution rate observed with UGCNPs under visible light is due to the synergistic effects derived from the increased specific surface area, reduced thickness, and a negative shift in the conduction band concomitant with the exfoliation of bulk graphitic carbon nitride into UGCNPs. In addition to metal- free visible-light-driven photocatalytic hydrogen production, the UGCNPs find attractive applications in biomedical imaging and optoelectronics because of their superior luminescence characteristics. 展开更多
关键词 ultrathin graphitic carbon nitride nanoplatelets eco-friendl PHOTOCATALYST hydrogen production visible-light water splitting
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利用室温磷光碳点提供的超长寿命三重态激子促进石墨相氮化碳的光催化性能 被引量:10
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作者 方晓雨 唐彦群 +3 位作者 马玉娟 肖国威 李鹏艳 闫东鹏 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期664-671,共8页
半导体光催化剂目前受到了广泛的关注与研究,但其光生电子和空穴的复合导致能量损失,制约着这类催化剂的应用.本工作利用具有超长寿命的三重态激子来促进电子和空穴对的有效分离,以产生更多的自由载流子.与传统的荧光碳点(CD)相比,高度... 半导体光催化剂目前受到了广泛的关注与研究,但其光生电子和空穴的复合导致能量损失,制约着这类催化剂的应用.本工作利用具有超长寿命的三重态激子来促进电子和空穴对的有效分离,以产生更多的自由载流子.与传统的荧光碳点(CD)相比,高度分散在石墨相氮化碳上的室温磷光(RTP)碳点显示出显著提升的光催化能力和电化学活性.实验和理论计算都表明,RTP CD@g-C_(3)N_(4)可以作为“能量缓释胶囊”,不断提供长寿命的三重态激子,从而有效地调控电子和空穴对的解离,并增强催化剂固有的光催化性能(包括水分解和染料降解反应).本工作提供了一种将超长寿命三重态激子用作光催化剂的设计思路. 展开更多
关键词 石墨相氮化碳 室温磷光 荧光碳点 半导体光催化剂 自由载流子 超长寿命 电化学活性 染料降解
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可见光驱动下氧掺杂氮化碳活化过硫酸盐降解罗丹明B 被引量:11
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作者 盛寒祯 尤宏 +3 位作者 柳锋 覃琦清 韩红卫 李之鹏 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2708-2714,共7页
采用双氧水溶剂热处理法处理石墨相氮化碳(g-C3N4)合成氧掺杂石墨相氮化碳(O-g-C3N4),并通过SEM、XRD、XPS、UV-visDRS等技术手段对O-g-C3N4进行表征.结果表明,O-g-C3N4表面光滑度降低,纳米片层呈现阶梯状形貌,可见光吸收性能和催化性... 采用双氧水溶剂热处理法处理石墨相氮化碳(g-C3N4)合成氧掺杂石墨相氮化碳(O-g-C3N4),并通过SEM、XRD、XPS、UV-visDRS等技术手段对O-g-C3N4进行表征.结果表明,O-g-C3N4表面光滑度降低,纳米片层呈现阶梯状形貌,可见光吸收性能和催化性能有了明显提高.同时,该改性方法能够有效地通过取代sp2杂化N原子的方式将O原子掺杂到g-C3N4中.以波长为430 nm的LED灯作为可见光光源,将O-g-C3N4用于活化过硫酸盐降解罗丹明B(RhB).结果表明,该实验体系能够大幅度提高RhB的去除率.当所加LED灯的电源功率为18.00 W,O-g-C3N4投加量为0.08 g·L^-1,PS投加量为1.428 g·L^-1,溶液初始pH为5.6时,反应30 min后,浓度为10 mg·L^-1的RhB的降解率可以达到97.8%,矿化率可达9.738%. 展开更多
关键词 光催化 石墨相氮化碳 氧掺杂 过硫酸盐 罗丹明B(RhB)
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