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摘 要

以双氰胺为前驱体利用氧化镁为模板剂制备多孔g-C₃N₄；本课题以钛酸四丁酯作为钛源，然后运用水热法使钛酸四丁酯中的Ti以TiO₂微粒的形式均匀的分散在多孔g-C₃N₄上。以此制备出多孔的g-C₃N₄/TiO₂复合光催化材料。研究利用多孔结构进行界面优化后，g-C₃N₄/TiO₂材料的结构特征及其光催化分解罗丹明B的性能。利用X射线衍射仪、透射电镜、傅里叶红外光谱仪、紫外-可见光分光光度仪、能谱仪、气体吸附法测定比表面积、PL等测试方法对样品进行表征。并在可见光条件下利用罗丹明B作为模拟污染物，对比两种样品分解罗丹明B的能力。结果预想：TiO₂在多孔结构的g-C₃N₄/TiO₂复合材料上能够减少团聚并均匀分散，进而对g-C₃N₄/TiO₂的界面进行优化。界面经过多孔结构优化处理后的g-C₃N₄/TiO₂对罗丹明B的催化降解效率明显优于传统方法制备出的g-C₃N₄/TiO₂复合材料。这可以归因于g-C₃N₄/TiO₂复合结构经过界面优化后更有利于光生载流子的迁移和分离，从而进一步提高其光催化活性。

关键词：界面优化 多孔g-C₃N₄/TiO₂ 光催化 罗丹明B

Interface optimization of porous g-C₃N₄/TiO₂ and investigation of its photocatalytic properties

Abstract

The porous g-C₃N₄ was prepared by using dicyandiamide as precursor and magnesium oxide as template. In this paper, tetrabutly titanate is used as titanium source, and then Ti in terabutyltitanate is uniformly dispersed on porous g-C₃N₄ in the form of TiO₂ particles by hydrothermal method. The structure characteristics of g-C₃N₄/TiO₂ and the photocatalytic decomposition of Rhodamine B were studied after the interface optimization with porous structure. The samples were characterized by XRD、TEM、FT-IR、UV-Vis、XPS、BET and PL. Under the condition of visible light, Rhodamine B was used as a simulated pollutant to compare the ability of two samples to decompose Rhodamine B. The results predicted that TiO₂ on the porous g-C₃N₄/TiO₂ can reduce agglomeration and even dispersion, and then optimize the interface of g-C₃N₄/TiO₂ .The catalytic degradation efficiency of Rhodamine B by g-C₃N₄/TiO₂ with porous structure optimized interface is obviously better than that of g-C₃N₄/TiO₂ composite prepared by traditional methods. This can be attributed to the fact that the g-C₃N₄/TiO₂ composite structure is more conductive to the migration and separation of photogenerated carriers after the interface optimization, thus further improving its photocatalytic activity.

Key Words：Interface optimization; Porous g-C₃N₄/TiO₂; Photocatalysis; Rhodamine B

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 光催化技术发展背景 1

1.1.1光催化机理 2

1.1.2半导体光催化剂的研究 3

1.1.3 g-C₃N₄的研究进 3

1.1.4 TiO₂改性研究及光催化性能比较 4

1.1.5 g-C₃N₄/TiO₂的制备方法及其性能研究 5

1.1.6掺杂法改性g-C₃N₄/ TiO₂复合材料的研究 6

1.2 研究方案及研究意义 6

第二章 实验方案 8

2.1 实验原料及试剂 8

2.2 实验相关仪器 8

2.3 样品制备 8

2.3.1 g-C₃N₄的制备： 8

2.3.2 g-C₃N₄/TiO₂复合材料的制备： 9

2.4 样品表征 9

2.4.1 X射线衍射分析 9

2.4.2透射电子显微镜分析 9

2.4.3 傅里叶变换红外光谱分析 9

2.4.4紫外-可见分光光度仪分析 9

2.4.5 X射线光电子能谱仪分析 9

2.4.6 BET比表面积分析 9

2.4.7荧光光谱 10

2.5 光催化降解罗丹明B 10

第三章 实验结果及分析 11

3.1 XRD分析 11

3.2 TEM分析 11

3.3 傅里叶变换红外光谱分析 11

3.4 紫外-可见漫反射分光光度仪分析 13

3.5 能谱仪分析 13

3.6 BET比表面积测试分析 13

3.7 PL分析 13

第四章 结论与展望 14

4.1 结论： 14

4.2 展望 14

参考文献 16

致 谢 21

1. 绪论

1.1 光催化技术发展背景

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