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硫元素掺杂石墨相氮化碳光催化剂的制备及其性能研究

2021-04-07侯文秀施伟龙

郭 峰,侯文秀,王 超,施伟龙

(1. 江苏科技大学 能源与动力工程学院,镇江 212100) (2. 江苏科技大学 材料科学与工程学院,镇江 212100)

能源短缺和环境污染已成为我国在可持续发展过程中所面临的两大难题.半导体光催化技术是利用太阳能,将许多在苛刻条件下发生的化学反应转化为在温和条件进行的一种先进绿色技术.由于其具有反应速率快、无二次污染、操作简便等优势,因此,光催化技术被认为是缓解环境污染和能源危机的一种有效途径[1].近些年来,作为一种非金属有机聚合物,类石墨相氮化碳(g-C3N4,CN)以其相对适中的带隙(约2.7 eV),稳定的化学性质、无毒以及独特的电子结构等优势,受到学者们的普遍关注,并广泛应用于光催化领域,如光解水制氢和光催化降解水中有机污染物等.然而,对于纯相CN来说,可见光吸收范围较窄以及光生电子-空穴对的复合速率高等问题导致纯相CN的光催化活性较低,阻碍了其在光催化领域的进一步发展.为了提高CN的光催化性能,研究者们利用各种方法对其进行改性,主要包括阴/阳离子掺杂[2-3]、表面贵金属沉积[4-5]、半导体的表面敏化[6]以及与半导体复合形成异质结复合材料[7-9]等.在上述方法中,掺杂是一种常用且行之有效的改善CN光催化活性的方法.经研究发现,元素掺杂可使CN缩小其能带宽度,增大吸光范围,进而提高其光催化活性.基于此,文中采用热聚合法,以三聚氰胺和过硫酸铵为原料,通过一步法制备出不同含量的硫掺杂的氮化碳(CNS).并利用多种表征手段对该复合材料的形貌、结构等进行分析;……

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