炭球修饰g-C3N4材料的制备及其可见光光催化性能

郭永平 桂明生 周金龙 杨 丽

(四川轻化工大学化学与环境工程学院，自贡 643000)

0 引 言

光催化技术是一种可以借助光能实现消除环境污染的方法之一[1-3]。但是多数光催化剂因为带隙较宽，需要较高的能量才能激发，如锐钛矿二氧化钛(TiO2)，由于其能带(3.2 eV)较宽，只能被紫外光所激发，限制了TiO2对太阳光的利用[4-5]。为了有效利用太阳光，寻找高效的可见光型催化剂成为光催化技术发展的一项重要任务[6-9]。

作为一种n型半导体，石墨化氮化碳(g-C3N4)自被报道以来，由于其突出的电子层状晶体结构和窄禁带(2.7 eV)，得到了深入研究[11-12]。然而，由于单一g-C3N4较低的光生电子与空穴的分离效率，使其光氧化能力较弱，限制了它在光催化方面的应用[13]。为了加强g-C3N4的光催化性能，掺杂、开质结、形貌调制、表面改性等方法已被应用[14-17]。其中，在g-C3N4表面增加导电良好的量子点成为广大科研工作者研究的热点[18]。例如，Pt、Ag和Fe等量子点修饰块状g-C3N4后，g-C3N4的催化量子效率有较大提高，活性位点增多，但被修饰后g-C3N4的比表面积增加不大[19-21]。所以，如何制备量子效率高和比表面积大的g-C3N4复合催化剂是解决单一g-C3N4催化性能低下的关键。

我们采用简单水热法成功地制备了炭球与g-C3N4结合的复合光催化剂。与g-C3N4相比，适量的炭球与g-C3N4复合后，催化剂在比表面积增大的同时，其光催化量子效率也有很大的提高。在可见光照射下，对罗丹明B(RhB)的降解试验中1%C/g-C3N4复合型催化剂表现出了优开的光催化性能和稳定性。

1 实验部分

1.1 催化剂的制备

g-C3N4前驱物的制备：称取适量的三聚氰胺置于陶瓷坩埚中，在马弗炉内没有保护气体的条件下，在550℃恒温加热2 h，反应停止后自然冷却至室温，研磨。……