项目名称: 二维光催化剂g-C3N4的机械剥离制备及其光催化改性研究

项目编号: No.51502149

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 朱开兴

作者单位: 青岛科技大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 半导体光催化技术为提供了一种有效途径利用太阳能进行环境治理及能源利用。传统的光催化剂(如TiO2, CdS等)面临光吸收谱段较窄、耐酸碱性差、光腐蚀等问题。新型光催化剂如g-C3N4在光谱吸收(Eg=2.7eV)、制备工艺、化学稳定性等方面具有很大优势,但其光催化效率有待进一步提升。实现g-C3N4的剥离是提高其光催化性能的一个重要途径,但目前已有方法如化学腐蚀、超声剥离等存在产率过低、后处理繁琐的问题。本项目拟首次利用球磨机械剥离法实现单层或数层厚度的二维光催化材料如g-C3N4的大量、均匀制备。通过解决球磨过程中磨球与前驱体相互作用过程等关键科学问题,提出在不同转速、反应室气氛条件下获得单层或数层g-C3N4的机理条件;通过对所得层状产物进行掺杂和表面修饰,探索其带隙宽度、导电性能、浸润性的改变,及对光催化性能的影响规律。最后,通过对表面光催化过程规律的认识,为新的光催化体系探索提供新思路。

中文关键词: 光催化;层状材料;类石墨氮化碳;光降解;机械剥离

英文摘要: Semiconductor photocatalysis offers one kind of effective approach to improve the environment and utilize solar energy. However, traditional photocatalysts suffer from several drawbacks such as narrow light absorption range, low chemical stability, and photon erosion. The new photocatalyst g-C3N4 has advantages such as large light absorption range, high chemical stability, and easy synthesis process but suffer from low photocatalytic activity compared to TiO2. Exfoliating paves a way to obtain highly active photocatalytic property for g-C3N4. However, existing methods such as chemical etching and sonication exfoliation are low yielding and process complicating. This project aims to obtain single- or few-layered g-C3N4 nanosheets by a mechanical exfoliation method. By considering reaction forces between milling balls and precursors, a mechanism to gain the single- or few-layered nanosheets is supposed to present. Then the exploration for the change of band gap, conducting property, wettability will be done after doping and surface modification for the nanosheets. Finally, new ideas to exploration of new photocatalysts are supposed to bring up.

英文关键词: photocatalysis;layered materials;graphite-carbon nitride;photodegradation;mechanical exfoliation

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