ctab调控溶剂热制备c3n4及其光催化性能研究(附件)【字数：13623】
CTAB assistant solvothermol synthesis of C3N4 and photocatalytic performance摘 要CTAB assistant solvothermol synthesis of C3N4 and photocatalytic performance摘 要 利用光催化技术将太阳能转化为人类可直接利用的能量，并解决环境污染问题是可再生清洁资源研究的一个方向。作为一种无金属聚合物半导体，石墨相氮化碳具有独特的电子结构和优异的化学稳定性，引起了广大科研人员的关注，被广泛用于光催化净化环境污染物。但其较低的催化效率使得对其进行进一步改性优化成为研究的重点。采用溶剂热法进行形貌有效调控是氮化碳改性的一大研究方向。 本文以二聚氰胺和三聚氰氯为原料，采用低温溶剂热法合成出氮化碳纳米微球，并以CTAB为模板剂和结构导向剂对原料聚合过程进行调控。对产物进行X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X-射线光电子能谱（XPS）和紫外可见漫反射（UV-Vis DRS）表征，对其晶相、形貌、元素结构以及光吸收性质进行了详细的分析。以光催化分解有机染料为手段对其光催化性能进行评价。 研究结果表明，以CTAB对溶剂热合成CN的过程进行调控，不改变纳米微球的形貌形成，但过量CTAB的加入会引起微球之间的团聚。CTAB参与分子聚合，引起产物中的碳含量增大，导致聚合度下降，共轭结构单元的有序度受到抑制。含碳量的增加促进了对光的吸收能力，但半导体能带不发生变化。适量CTAB对CN的调控能够加速对有机染料(甲基橙和玫瑰红B)的光催化分解速率。机理研究表明，此类催化剂对有机染料的分解过程中起主要作用的基团是超氧自由基。关键词石墨相氮化碳；CTAB；溶剂热；光催化降解
目录
第一章 绪论 1
1.1 光催化剂的优点及其在环保领域中的应用 1
1.2光催化研究的进展 2
1.3 石墨相氮化碳 2
1.4石墨相氮化碳在水处理中的运用 3
1.4.1降解染料废水 3
1.4.2降解重金属废水 3
1.4.3降解氯酚类有机废水 4
1.4.4降解内分泌干扰物 4
1.5石墨相氮 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
化碳在其他方面的应用 5
1.5.1作为储能材料 5
1.5.2合成有机物 5
1.5.3二氧化碳的固定转化 5
1.5.4利用光催化制取氢气和氧气 5
1.6石墨相氮化碳的制备 7
1.6.1固相反应法 7
1.6.2电化学沉积法 8
1.6.3热聚合法 8
1.6.4溶剂热法 9
1.7石墨相氮化碳的形貌控制 10
1.8选题的目的和意义 10
第二章 实验部分 12
2.1 实验仪器与药品 12
2.1.1 实验仪器 12
2.1.2 实验药品 12
2.2实验步骤 13
2.2.1 催化剂的制备 13
2.2.2石墨相氮化碳的表征及分析 14
2.2.2.1扫描电镜(SEM) 14
2.2.2.2紫外可见漫反射光谱 14
2.2.3光催化剂的活性测试 15
2.2.3.1染料玫瑰红B浓度标准曲线的绘制 15
2.2.3.2甲基橙（MO）溶液不同浓度标准曲线的绘制 16
2.2.4光催化反应测试 17
2.2.4.1暗反应吸附测试 17
2.2.4.2光催化分解反应测试 17
第三章 结果与讨论 18
3.1 催化剂结构表征分析 18
3.1.1石墨相氮化碳的X射线衍射分析（XRD) 18
3.1.2石墨相氮化碳的XPS表征 18
3.1.3 催化剂微观形貌 21
3.1.4石墨相氮化碳的光吸收性能的研究 22
3.2 催化剂对有机染料的暗反应吸附性能研究 23
3.2.1 对甲基橙的暗反应吸附 23
3.2.2对玫瑰红B的暗反应吸附 24
3.3 催化剂对有机染料的光催化分解性能研究 25
3.3.1 可见光下催化剂对甲基橙的光催化分解 25
3.3.2 可见光下催化剂对玫瑰红B的光催化分解 26
3.4 催化剂对有机染料光催化分解反应机理的讨论 28
3.4.1 pH值对光催化性能的影响 28
3.4.2 牺牲剂的加入对光催化性能的影响 30
3.4.3光催化过程机理分析 31
结论 33
致谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
在当今世界的经济模式以及生产方式的影响之下，例如化工石油类燃料之类的一次能源的日益枯竭将给人类未来的生产活动和生活方式带来了极大的影响，人类可能面临着一次巨大的能源危机[]。而且，这种一次能源的大肆使用对生态环境带来了无法估量的严重破坏，所以，在不严重损害经济的条件下节约能源以及减少由于能源消耗所产生的环境污染已是我们的当务之急。在这种情况下，科学家们把目光投向了新能源材料，新能源材料大多有着绿色无污染，可再生从而用之不竭的优点，是延续人类繁荣的希望。而光催化剂则是新能源中的佼佼者，在它的作用下，可以利用光催化分解污染物，杀死病菌，除去臭气，从而对环境进行净化，也可以在特定的情况下制得氢气等新兴燃料，缓解我国的能源危机，可谓是一举两得。目前光催化剂主要用于对于污染物的控制方面并在此邻域有着极大的发展空间。
1.1 光催化剂的优点及其在环保领域中的应用
众所周知，太阳能取之不尽用之不竭，且天然无害、绿色环保，对环境没有污染，是缓解“能源危机”和“环境污染”的“黄金能源”。若用可以捕集光的装置配置在半导体材料的表面，利用自然界中的太阳光在固液相界面中通过水的催化分解来产氢，实现光能和化学能之间的转化，这将是一种价廉且易于操作的途径。而光催化技术是从20世纪70年代逐步发展起来的一门新兴环保技术。它根据半导体氧化物材料在光照下表面能受激活化的特征,达到氧化分解有机物,还原重金属离子,杀灭细菌和消除异味等效果[][]。并且符合我国的“科学发展观”理论，是一项值得推广的技术。利用光催化将太阳能转化为人类可直接利用的能量，并解决地球的资源短缺和环境破坏等问题是可再生清洁资源研究的一个方向。
相比于其它寻常的催化剂，光催化剂凭借其优秀的氧化能力有着许多特别的优点。例如绿色、环保、无污染。并可以大量的用于环境污染的治理方面。其一为水质的处理。在当今的中国，大部分的污水处理技术适用于处理大流量和高浓度的废水（例如一部分的工业废水），而对较低浓度和流量的污水则涉及的比较少（例如一部分的生活污水），效果也不是很好。这个问题让很多科学家所费解，而随着淡水资源的紧缺，对于后一种污水的处理是非常有必要的，而光催化技术则是这个问题完美的解决方案，反应能江水中的油污、有机无机等化合物转化为无害的物质，使水质得到保障。其二，它还可以解决由于城镇化所产生的热岛问题，具体的方法是建造一个蓄水型的屋顶，将一层二氧化钛涂在其表面上，雨水流经这里会得以蒸发，吸收热量，降低温度，从而对热岛效应产生一定的抑制作用。此外，相比于其他的方法，光催化不需要另外的电子受体，条件较易于控制，故可用于医疗保健方面，如杀癌细胞、洁牙等。最后，光催化剂还能作为涂料来净化室内的空气，极大程度上降低了室内人们吸入有毒物质患病的概率。
目录
第一章 绪论 1
1.1 光催化剂的优点及其在环保领域中的应用 1
1.2光催化研究的进展 2
1.3 石墨相氮化碳 2
1.4石墨相氮化碳在水处理中的运用 3
1.4.1降解染料废水 3
1.4.2降解重金属废水 3
1.4.3降解氯酚类有机废水 4
1.4.4降解内分泌干扰物 4
1.5石墨相氮 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
化碳在其他方面的应用 5
1.5.1作为储能材料 5
1.5.2合成有机物 5
1.5.3二氧化碳的固定转化 5
1.5.4利用光催化制取氢气和氧气 5
1.6石墨相氮化碳的制备 7
1.6.1固相反应法 7
1.6.2电化学沉积法 8
1.6.3热聚合法 8
1.6.4溶剂热法 9
1.7石墨相氮化碳的形貌控制 10
1.8选题的目的和意义 10
第二章 实验部分 12
2.1 实验仪器与药品 12
2.1.1 实验仪器 12
2.1.2 实验药品 12
2.2实验步骤 13
2.2.1 催化剂的制备 13
2.2.2石墨相氮化碳的表征及分析 14
2.2.2.1扫描电镜(SEM) 14
2.2.2.2紫外可见漫反射光谱 14
2.2.3光催化剂的活性测试 15
2.2.3.1染料玫瑰红B浓度标准曲线的绘制 15
2.2.3.2甲基橙（MO）溶液不同浓度标准曲线的绘制 16
2.2.4光催化反应测试 17
2.2.4.1暗反应吸附测试 17
2.2.4.2光催化分解反应测试 17
第三章 结果与讨论 18
3.1 催化剂结构表征分析 18
3.1.1石墨相氮化碳的X射线衍射分析（XRD) 18
3.1.2石墨相氮化碳的XPS表征 18
3.1.3 催化剂微观形貌 21
3.1.4石墨相氮化碳的光吸收性能的研究 22
3.2 催化剂对有机染料的暗反应吸附性能研究 23
3.2.1 对甲基橙的暗反应吸附 23
3.2.2对玫瑰红B的暗反应吸附 24
3.3 催化剂对有机染料的光催化分解性能研究 25
3.3.1 可见光下催化剂对甲基橙的光催化分解 25
3.3.2 可见光下催化剂对玫瑰红B的光催化分解 26
3.4 催化剂对有机染料光催化分解反应机理的讨论 28
3.4.1 pH值对光催化性能的影响 28
3.4.2 牺牲剂的加入对光催化性能的影响 30
3.4.3光催化过程机理分析 31
结论 33
致谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
在当今世界的经济模式以及生产方式的影响之下，例如化工石油类燃料之类的一次能源的日益枯竭将给人类未来的生产活动和生活方式带来了极大的影响，人类可能面临着一次巨大的能源危机[]。而且，这种一次能源的大肆使用对生态环境带来了无法估量的严重破坏，所以，在不严重损害经济的条件下节约能源以及减少由于能源消耗所产生的环境污染已是我们的当务之急。在这种情况下，科学家们把目光投向了新能源材料，新能源材料大多有着绿色无污染，可再生从而用之不竭的优点，是延续人类繁荣的希望。而光催化剂则是新能源中的佼佼者，在它的作用下，可以利用光催化分解污染物，杀死病菌，除去臭气，从而对环境进行净化，也可以在特定的情况下制得氢气等新兴燃料，缓解我国的能源危机，可谓是一举两得。目前光催化剂主要用于对于污染物的控制方面并在此邻域有着极大的发展空间。
1.1 光催化剂的优点及其在环保领域中的应用
众所周知，太阳能取之不尽用之不竭，且天然无害、绿色环保，对环境没有污染，是缓解“能源危机”和“环境污染”的“黄金能源”。若用可以捕集光的装置配置在半导体材料的表面，利用自然界中的太阳光在固液相界面中通过水的催化分解来产氢，实现光能和化学能之间的转化，这将是一种价廉且易于操作的途径。而光催化技术是从20世纪70年代逐步发展起来的一门新兴环保技术。它根据半导体氧化物材料在光照下表面能受激活化的特征,达到氧化分解有机物,还原重金属离子,杀灭细菌和消除异味等效果[][]。并且符合我国的“科学发展观”理论，是一项值得推广的技术。利用光催化将太阳能转化为人类可直接利用的能量，并解决地球的资源短缺和环境破坏等问题是可再生清洁资源研究的一个方向。
相比于其它寻常的催化剂，光催化剂凭借其优秀的氧化能力有着许多特别的优点。例如绿色、环保、无污染。并可以大量的用于环境污染的治理方面。其一为水质的处理。在当今的中国，大部分的污水处理技术适用于处理大流量和高浓度的废水（例如一部分的工业废水），而对较低浓度和流量的污水则涉及的比较少（例如一部分的生活污水），效果也不是很好。这个问题让很多科学家所费解，而随着淡水资源的紧缺，对于后一种污水的处理是非常有必要的，而光催化技术则是这个问题完美的解决方案，反应能江水中的油污、有机无机等化合物转化为无害的物质，使水质得到保障。其二，它还可以解决由于城镇化所产生的热岛问题，具体的方法是建造一个蓄水型的屋顶，将一层二氧化钛涂在其表面上，雨水流经这里会得以蒸发，吸收热量，降低温度，从而对热岛效应产生一定的抑制作用。此外，相比于其他的方法，光催化不需要另外的电子受体，条件较易于控制，故可用于医疗保健方面，如杀癌细胞、洁牙等。最后，光催化剂还能作为涂料来净化室内的空气，极大程度上降低了室内人们吸入有毒物质患病的概率。
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