熱聚合硫氰酸銨制備多孔g-C3N4納米片及其可見光催化分解水制氫性能

編號：NMJS06011

篇名：熱聚合硫氰酸銨制備多孔g-C3N4納米片及其可見光催化分解水制氫性能

作者：崔言娟 ;王愉雄 ;王浩 ;曹福 ;陳芳艷

關鍵詞：氮化碳 納米片 半導體 氨 光催化 產(chǎn)氫

機構： 江蘇科技大學環(huán)境與化學工程學院,江蘇鎮(zhèn)江212003

摘要： 二維層狀半導體材料與其體相堆積結構相比表現(xiàn)出獨特的性質,有望在納米材料科學領域取得新的突破.基于對太陽能利用的研究,二維半導體光催化材料引起了研究者的廣泛關注.諸多半導體材料已被設計合成二維納米片結構應用于光催化領域,如MoS2,WS2,SnS2和TiO2等.石墨相氮化碳（g-C3N4）是一種典型的非金屬二維聚合物半導體.二維層狀結構的組成使得g-C3N4納米片能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的光電性質.然而,其合成目前仍然存在很大困難.目前已報道的單層或多層g-C3N4的制備主要有超聲輔助溶劑剝離法、熱處理法、插層法和電化學合成法等.但這些方法存在合成復雜和引入結構缺陷等不足.另外,在體相組成中插入孔結構也能夠提高g-C3N4的光催化活性.目前常用的方法主要是模板法.然而,在這些生孔過程中往往引起聚合度降低,增加長程無序度,不利于光生載流子的傳輸.因此,如果將多孔結構引入g-C3N4納米片,同時提高其聚合度結構,將在很大程度上提高其光催化性能.本文利用直接氨氣熱聚合的方法,將硫氰酸銨進行高溫熱處理,一步法合成出較高聚合度的多孔g-C3N4納米片,在可見光照射下表現(xiàn)出較高的產(chǎn)氫活性和穩(wěn)定性.采用X射線衍射（XRD）、紅外光譜（FTIR）、熒光光譜（PL）和電子順磁共振（EPR）等方法對多孔g-C3N4納米片結構進行了詳細表征.在助催化劑Pt存在下,采用可見光照射（〉420 nm）分解水產(chǎn)氫的方法評價了其光催化性能.結果表明,熱處理溫度對產(chǎn)物結構及性能具有較大影響.XRD結果表明,在450 ℃熱處理,硫氰酸銨未完全聚合,與前期氮氣熱處理的結論不同.當熱聚合溫度上升至500 ℃,石墨相結構形成.至600 ℃時,石墨相的層間距縮小,且聚合度沒有明顯下降.這表明氨氣氣氛抑制了原料分解,提高了分解聚合溫度,同時增加了產(chǎn)物的聚合度.FTIR結果表明,熱聚合溫度�