论文ZnOg—C3N4复合材料制备其光催化性能是关于本文可作为相关专业光催化论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文光催化反应器论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
摘 要：采用一步法成功制备了氧化锌/石墨相氮化碳（ZnO/g-C3N4）复合光催化材料,通过XRD,SEM,TEM,FT-IR和UV-vis DRS对所得样品的微观形貌和吸光特性进行了表征.结果表明,ZnO颗粒均匀分布在片状g-C3N4表面上,ZnO/g-C3N4最大光吸收边的位置相对于纯相ZnO发生了明显的红移.利用光催化降解 橙溶液评估了所得样品的光催化活性,发现ZnO/g-C3N4复合材料的光催化效率远高于纯相ZnO和纯相g-C3N4,分别达到ZnO的14倍和g-C3N4的9倍.复合材料光催化性能得以提升的主要原因有两点：复合样品材料具有比纯相ZnO更大的光吸收范围,提高了太阳光的利用率；ZnO纳米颗粒和g-C3N4紧密耦合形成的异质结构有效促进了光生电子-空穴对的分离.
关键词：半导体；ZnO；g-C3N4；异质结；光催化活性
中图分类号：O612；TQ174 文献标志码：A
Preparation of ZnO/g-C3N4 Composite Photocatalyst with Enhanced Photocatalytic Activity
LIU Yanli1,2,LIU Qian1,2
（1.College of Materials Science and Engineering,Hunan University,Changsha 410082,China；
2.Hunan Province Key Laboratory for Spray Deposition Technology and Application,Hunan University,Changsha 410082,China）
Abstract：ZnO/g-C3N4 composite was prepared by one-step calcining.The microstructure and absorption property of the as-prepared samples were characterized by XRD,SEM,TEM,FT-TR,and UV-vis DRS.The results showed that ZnO particles distributed uniformly on the surface of g-C3N4,and the light absorption edge of the composite had an obvious red shift compared with pure ZnO.Photocatalytic degradation of methyl orange solution experiments was conducted to evaluate photocatalytic activities of the as-prepared samples.The results indicated that ZnO/g-C3N4 exhibited higher photocatalytic activity than pure ZnO and pure g-C3N4.The photocatalytic efficiency was 14 and 9 times as high as that of ZnO and g-C3N4,respectively.The photocatalytic performance of the composite got promoted mainly due to the formation of heterogeneous structure between ZnO and g-C3N4,which decreased recombination rate of photo-induced electron-hole pairs.Furthermore,the composite had wider photoabsorption region compared with pure ZnO,which increased utilization rate of solar energy.
Key words：semiconductor； ZnO； g-C3N4； heterojunction； photocatalytic activity
利用清洁、储量大的太阳能催化降解水中有机污染物是一种既环保又节能的手段,而作為光催化技术核心的半导体光催化材料引起了广泛关注[1-5].通常情况下,纯相半导体光催化剂太阳能利用率低、光生电子-空穴对复合率高等缺点导致其光催化活性不佳.大量研究表明,将能带匹配的两种或多种单相半导体光催化材料复合形成具有异质结构的复合光催化材料可有效改善其光催化性能[6-8].因此,和单相半导体光催化剂相比,复合半导体光催化材料的光催化性能更为优异,具有非常广泛的应用前景.氧化锌禁带宽度约为3.2 eV,是一种Ⅱ-Ⅵ族宽禁带n型半导体材料[9].纳米尺寸的ZnO由于表面效应、宏观量子隧道效应等而具备较好的光催化、电学、磁学等性能[10-12].然而,ZnO带隙较宽,只能吸收太阳光中很少部分的紫外光,在可见光下基本无响应,限制了ZnO在光催化方面的应用.一直以来,众多学者为改善ZnO的光催化活性尝试了很多方法.Zheng等人[13]通过两步溶剂热法成功制备了摩尔比Zn/Sn等于1的SnO2/ZnO异质结纳米催化剂,实验结果表明,SnO2/ZnO异质结纳米催化剂比纯相ZnO具有更优异的光催化活性.石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种非金属n型半导体材料,带隙约为2.7 eV[14],对可见光有较高的利用率.较多的理论研究工作证实,g-C3N4是氮化碳最稳定的存在形式,不易和其他物质发生反应,并且它有一定的抗酸、碱腐蚀能力,同时也有较高的量子效率,是一种廉价的光催化剂,在光催化领域应用较为广泛[15-17].然而g-C3N4光生电子-空穴复合率高,在一定程度上其光催化活性受到了限制.
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参考文献：
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