石墨相氮化碳的红外辅助微波法制备及光催化固氮性能

曹宇辉, 佟宇飞, 张 健, 李法云, 范志平, 白 金, 毛 微, 胡绍争

(辽宁石油化工大学化学化工与环境学部, 抚顺 113001)



石墨相氮化碳的红外辅助微波法制备及光催化固氮性能

曹宇辉, 佟宇飞, 张 健, 李法云, 范志平, 白 金, 毛 微, 胡绍争

(辽宁石油化工大学化学化工与环境学部, 抚顺 113001)

采用红外辅助微波法制备了可见光下具有优越固氮性能的石墨相氮化碳催化剂(g-C3N4). 采用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 氮气吸附、 紫外-可见光谱(UV-Vis)、 荧光光谱(PL)、 N2-程序升温脱附(TPD)和电子顺磁共振谱(EPR)等对催化剂进行了表征. 结果表明, 微波处理在催化剂表面形成许多孔状结构, 增大了催化剂的比表面积, 抑制了催化剂光生电子-空穴的复合; 微波处理还会产生大量氮空穴, 这些氮空穴一方面可以吸附并活化氮气分子, 另一方面可提升电荷从催化剂到氮气分子的界面转移能力, 显著提高催化剂的光催化固氮性能. 采用红外辅助微波法制备的g-C3N4催化剂比采用单纯微波法制备的催化剂具有更多的氮空穴, 表现出更高的光催化固氮性能.

红外辅助微波法; 石墨相氮化碳; 固氮; 氮空穴; 光催化

近年来, 石墨型氮化碳(g-C3N4)由于具有优异的化学稳定性和独特的电子能带结构而被广泛应用于光催化[7]、 燃料电池[8]、 有机合成[9]和储气[10]等领域. 通常, 双氰胺或三聚氰胺等原料在500～550 ℃下发生缩聚反应能得到g-C3N4. 此高温焙烧过程导致生成的g-C3N4团聚严重, 比表面积较低, 而比表面积的大小对催化剂……