鹵代氨基苯腈共聚合改性氮化碳光催化劑的合成及其光解水制氫.pdf

1、自2009年石墨相氮化碳g-C3N4首先被Wang等人作為光催化劑用于光解水制氫以來(lái)，作為可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)的催化劑，g-C3N4引起了眾多研究者的興趣。g-C3N4作為非金屬光催化劑具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如合適能帶結(jié)構(gòu)、易修飾、廉價(jià)等。但是g-C3N4光吸收范圍窄、光電效率低等缺點(diǎn)仍然制約著其光催化性能的提高。針對(duì)g-C3N4的這些缺陷，本文主要從形貌調(diào)控、離子摻雜和共聚合改性幾個(gè)方面開(kāi)展工作，對(duì)g-C3N4進(jìn)行改性。利用XRD、FTIR、SEM、U

2、V-Vis DRS等手段對(duì)改性材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)性質(zhì)表征，并通過(guò)光催化制氫性能測(cè)試評(píng)價(jià)改性材料的光催化活性。主要工作內(nèi)容如下：
　?。?）利用氨基和腈基的親電/親核加成反應(yīng)，以鹵代氨基苯腈為共聚單體，制備了鹵代氨基苯腈共聚合改性的氮化碳材料：F-CN、Cl-CN、Br-CN和I-CN。表征分析發(fā)現(xiàn)，鹵代氨基苯腈共聚合改性的g-C3N4保持了本體g-C3N4的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)與形貌特征，但改性材料的光電性能有所提升。I-CN的XPS圖譜中發(fā)現(xiàn)

3、I3d峰證明了含碘基團(tuán)接入氮化碳分子骨架中。在負(fù)載4wt％Pt、可見(jiàn)光的照射下，F(xiàn)-CN、Cl-CN、Br-CN、I-CN的光催化制氫效率分別為41.46μmol·h-1、49.12μmol·h-1、55.35μmol·h-1和84.15μmol·h-1。相較于本體g-C3N4的13.62μmol·h-1均有提高，且按照鹵素原子序數(shù)的增加而提高。其中I-CN制氫效率約是g-C3N4的6.18倍。主要原因是 I-CN功能基團(tuán)電負(fù)性相較于本

4、體 g-C3N4最低，提高了光電效率。同時(shí)，碘離子也可能同時(shí)對(duì) g-C3N4進(jìn)行離子摻雜改性，產(chǎn)生共聚合改性與離子摻雜的共同作用，提高了其催化活性。再者I-CN光電流大約為g-C3N4的2倍。
　　（2）利用HS-40水溶性硅膠，對(duì)氮化碳進(jìn)行形貌調(diào)控，制備多孔共聚合改性氮化碳材料：g-MCN、F-MCN、Cl-MCN、Br-MCN和I-MCN，表征分析發(fā)現(xiàn)多孔材料相對(duì)于 g-C3N4光電性能進(jìn)一步增強(qiáng)。在可見(jiàn)光照射下，多孔的鹵代氨