论文总字数：20198字

摘 要

随着人类社会快速发展以及大量化学品的使用，带来了严重的环境污染，而目前水体污染问题在我们国家也日渐严重，随着当前人们环保意识增强，污水的治理成为当前亟需解决的课题。污水的处理方法包括化学法、生物法以及物理吸附等等。光催化技术作为一种环保的技术，在污水治理方面受到越来越多的关注。光催化中催化剂是关键，设计制备高效、稳定和经济的催化剂成为当务之急。石墨相氮化碳（“g-C₃N₄”）因其稳定、环保以及易制备获得越来越多的关注。本文利用g-C₃N₄的改性方法将Na/K对多孔g-C₃N₄光催化剂进行掺杂。利用红外光谱(FT-IR)、X衍射衍射（XRD）、扫描电镜(SEM)等研究样品表征，紫外可见光谱（UV-Vis），荧光光谱（PL），X光电子能谱（XPS）进行表征测试。最后以罗丹明B作为污染物进行性能的测试。最后推测，Na/K改性的多孔结构的石墨相氮化碳，可见光吸收范围广，光生电子-空穴的复合度低，对于污染物的催化速率快，是一个合格的改性催化剂。

关键词：光催化；Na/K改性；多孔g-C₃N₄；污水净化

Preparation of Porous Na/K Modified Graphite Phase Carbon Nitride by One-Step Method and Its Photocatalytic Performance

Abstract

With the rapid development of human society and the use of a large number of chemicals, it has brought serious environmental pollution. At present, the problem of water pollution is becoming more and more serious in our country. With the enhancement of people's awareness of environmental protection, sewage treatment has become an urgent problem to be solved. Wastewater treatment methods include chemical, biological and physical adsorption. As an environmental protection technology, photocatalytic technology has attracted more and more attention in wastewater treatment. Catalyst is the key in photocatalysis, so it is urgent to design and prepare efficient, stable and economical catalyst. Graphite phase carbon nitride ("g-c3n4") has attracted more and more attention due to its stability, environmental protection and easy preparation. In this paper, the porous g-c3n4 photocatalyst was doped with Na / K by the modified method of g-c3n4. The samples were characterized by FT-IR, XRD, SEM, UV Vis, PL and XPS. Finally, Rhodamine B was used as a pollutant to test the performance. At last, it is speculated that Na / k-modified porous graphite phase carbon nitride has a wide range of visible light absorption, low recombination of photogenerated electrons and holes, and it is a qualified modified catalyst with fast catalytic rate for pollutants.

Key words: Photocatalysis; Na/K modification; Porous g-C₃N₄；sewage treatment

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2研究背景 1

1.2.1 光催化机理 1

1.2.2光催化材料的缺陷 2

1.3 g-C₃N₄的研究现状 3

1.3.1 g-C₃N₄的结构 3

1.3.2 g-C₃N₄的特点 3

1.3.3 g-C₃N₄的合成 3

1.4 g-C3N4纳米材料的改性 4

1.4.1元素掺杂 4

1.4.2复合结构 5

1.4.3金属沉积 6

1.4.4缺陷工程 7

1.4.5结构调控 7

第二章 实验部分 9

2.1实验材料 9

2.2多孔结构的Na/K改性g-C₃N₄的制备 9

2.3催化剂的表征测试 9

2.4光催化剂性能测试 10

2.5 课题研究目标 10

第三章 分析与讨论 11

3.1 XRD分析 11

3.2 SEM分析 11

3.3红外光谱(FT-IR)分析 12

3.4紫外可见光谱（UV-Vis） 13

3.5 XPS分析 13

3.6 PL分析 14

3.7 光催化性能分析 14

第四章 结论与展望 16

4.1结论 16

4.2展望 16

参考文献 17

致谢 20

1. 绪论

1.1引言

近年来，光催化技术在水/空气净化、分解水制氢、自清洁涂层和高效太阳能电池中的应用研究日益受到关注。这当然与与目前严重的环境污染和全球能源短缺有关连。迄今为止，已经开发了各种氧化物、硫化物和氮氧化物半导体光催化剂来驱动光催化反应。然而，材料科学领域的主要目标之一是寻找具有高量子效率的光催化材料。在过去的40年中，各种可用的半导体材料如二氧化钛、钛酸锶、硫化镉、二氧化铋、三氮化三钽、氮化钽、石墨-三氮化三锰、磷酸银和它们的纳米结构组件已经被广泛用作光催化剂，直接利用太阳能进行不同的氧化还原反应。作为应用最广泛的有效的光催化剂，二氧化钛因其独特的性能在多相光催化领域占据了主导地位。对于水净化，需要一种光学材料，其具有吸收可见光的带隙、强氧化能力和在复杂水溶液系统中的高稳定性。

1.2研究背景

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