前言1

绪论

第1章    氮化碳的结构及其光催化反应原理

    1.1    氮化碳的结构和性质

    1.2    光化学基本原理

    1.3    半导体光催化反应理论

第2章    氮化碳的制备方法

    2.1    电化学沉积法

    2.2    离子注入法

    2.3    离子束溅射法

    2.4    高温高压法

    2.5    爆炸冲击合成法

    2.6    激光束溅射法

    2.7    等离子体化学气相沉积法

    2.8    氮化碳的改性合成法

    2.9    高氮含量氮化碳合成法

    2.10    复杂氮化碳合成方法

第3章    氮化碳光催化材料活性

    3.1    g-C3N4/TiO2催化剂活性测试

    3.2    Bi2O3/g-C3N4催化剂活性测试

    3.3    SiO2/CNI催化剂光解水产氢活性测试

    3.4    SiO2/g-C3N4催化剂活性测试

    3.5    SnS2/g-C3N4催化剂活性测试

    3.6    Co3O4-CNB催化剂活性测试

    3.7    CNB-BA催化剂活性测试

    3.8    DyVO4/g-C3N4I催化剂活性测试

    3.9    Bi2WO6/g-C3N4催化剂活性

    3.10    g-C3N4/BiVO4催化剂活性

    3.11    Fe/g-C3N4复合催化剂产氢活性

    3.12    K+/g-C3N4复合催化剂活性

    ……

绪    论

光催化技术作为一种“绿色”技术，其在治理水污染方面，有着与传统治理水污染技术不可比拟的很多的优点：(1)操作简便，耗能较低；(2)光催化反应一般在常温常压条件下就可进行，所需的反应条件温和，而且无机以及有机污染物能够被部分或者完全降解，从而使很多的环境污染物降解生成H2O和CO2，不会产生二次污染;(3)可以利用太阳光作为光源；(4)有些光催化剂成本低，低毒甚至无毒，稳定性高并且可以重复利用。光催化技术不仅可以用于处理水污染的问题，而且还可以用于处理大气污染、土壤污染、杀菌等多个方面，光催化技术显示出了极其广阔的应用价值[1-3]。氧化碳（g-C3N4）以其光催化活性较高、稳定性好、原料价格便宜、尤其是不含金属这一突出优点，使它成为一种新型的光催化剂[4]，但是，单一相催化剂通常因量子效率较低而使其光催化性能表现得不够理想[5]。体相g-C3N4材料光生电子-空穴复合率较高，导致其催化效能较低[6],限制了它在光催化方面的应用。为了提高g-C3N4的催化活性，最近几年来，人们研究了很多改性方法。对g-C3N4进行改性的非金属元素包括S、N、C、B、F、P等，一般认为这些非金属元素取代了3-s-三嗪结构单元中的C、N、H元素，从而形成g-C3N4晶格缺陷使得光生电子-空穴对得到有效分离，有效提高其光催化性能。Zhang等［7］将双氰胺与BmimPF6(离子液体)混合,经过高温煅烧后得到P掺杂g-C3N4催化剂，经XPS分析表明P元素取代了结构单元中的C元素，少量P掺杂虽然不能改变g-C3N4的结构，但是,其明显改变了g-C3N4的电子结构，光生电流也明显高于没掺杂g-C3N4。Yan等［8］采用加热分解三聚氰胺与氧化硼的混合物制备了B掺杂g-C3N4，经过XPS光谱分析表明B取代了g-C3N4结构中的H，光催化降解染料研究表明B掺杂同时提高了催化剂对光的吸收，因此,罗丹明B光催化降解效率也得到提高。Liu等［9］将g-C3N4在H2S气氛里于450℃煅烧制备了具有独特电子结构S元素掺杂g-C3N4的CNS催化剂，XPS分析显示S取代了g-C3N4结构中的N元素。当λ＞300及420nm时S掺杂g-C3N4光催化分解水产氢催化效率分别比单一g-C3N4提高72和80倍。Wang等[10]报道了B、F掺杂g-C3N4研究，他们用NH4F作为F源与DCDA制得F元素掺杂g-C3N4催化剂（CNF）。其研究结果表明F元素已掺入g-C3N4的骨架中，形成了C—F键，使其中一部分sp2C转化为sp3C,从而导致g-C3N4平面结构不规整。另外，随着F元素掺杂数量增多，CNF在可见光区域内的吸收范围也随之扩大，而其对应的带隙能由269eV降到263eV。后来,他们又用BH3NH3作为硼源制备B元素掺杂的g-C3N4催化剂（CNB）[11]，对其表征发现B元素掺入取代了g-C3N4结构单元中的C元素。Lin等[12]采用四苯硼钠作为B源，在掺入B的同时，又因苯离去基团的作用使得g-C3N4形成薄层结构，其层的厚度为2～5nm，降低了光生电子到达催化剂表面所需要消耗的能量，因此提高光催化效率。

……