g-C3N4基復合材料的制備及可見光下對NO氣體的光催化降解研究.pdf

1、gC3N4基復合材料的制備及可見光下對NO氣體的光催化降解研究重慶大學碩士學位論文（專業(yè)學位）學生姓名：聞夢晴指導教師：臧志剛研究員學位類別：工程碩士（光學工程領域）重慶大學光電工程學院二O一七年四月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要大氣污染已成為當今各國面臨日益嚴重的環(huán)境問題，嚴重制約了人類社會的健康發(fā)展，其中大氣污染物NO成分會引起光化學煙霧和酸雨的形成，造成環(huán)境破壞和危害人類健康。因此，有必要開展對NO有害氣體去除的研究工作。光催

2、化技術由于其綠色環(huán)保、穩(wěn)定性好、催化活性高、能耗低等優(yōu)點，被認為是一種降解NO氣體的有效方法。近年來，具有二維層狀結構的石墨相氮化碳（gC3N4）由于其合適的禁帶寬度（2.7eV），在可見光下表現(xiàn)出了一定的光催化性能。它具有獨特的電子結構、穩(wěn)定性高、無毒且廉價易得等優(yōu)點，被認為是一種非常有潛力的光催化材料。然而，gC3N4可見光利用率低、比表面積小、光生電子空穴復合快，造成其光催化活性較低，極大地限制了其實際應用。為了解決其光催化活性低

3、的問題，可以通過將gC3N4與其它帶隙匹配的半導體材料復合形成異質(zhì)結來改善其光催化性能。本論文采用簡單的超聲技術制備了MoS2gC3N4納米復合材料，并使用X射線衍射（XRD）能譜、透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）對材料的晶體結構和形貌進行了表征；同時還使用紫外可見漫反射光譜（UVvisabs）、傅里葉紅外光譜(FTIR)、熒光光譜(PL)對材料的光學性能進行了表征。最后，在可見光（＞420nm）照射下，測試其降解NO

4、的能力，表征了材料的光催化性能。本論文的主要結論及創(chuàng)新點總結如下：①實驗結果表明納米層狀的MoS2很好地貼附在gC3N4上并形成了異質(zhì)結。MoS2gC3N4復合物在可見光長波段的吸收強度隨著MoS2含量的增加明顯增強，而復合物的熒光強度明顯減弱，表明制備的復合材料加速了其光生載流子的分離；另外，復合物的孔體積也得到了顯著增大。②本論文以一氧化氮（NO）作為目標降解物，測試結果顯示，加入少量MoS2后gC3N4的催化效果有明顯地提高，Mo

5、S2與gC3N4會形成能帶匹配的異質(zhì)結，加速電子的傳導，從而促進光生載流子的分離，提高光催化效率。質(zhì)量比為1.5wt%的MoS2gC3N4在復合物可見光下活性最高，達到了51.67%，與單純的gC3N4相比提高了65.5%。③為進一步提高其性能，我們還在復合過程中加入了氧化石墨烯GO，成功制備了MoS2rGOgC3N4三元復合材料，并對其晶相、結構、光學性能和光催化性能也進行了表征。研究發(fā)現(xiàn)rGO可以有效地提高界面間的電荷轉(zhuǎn)移從而抑制載