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原位插层制备片层铁系金属氧化物C3N4及光催化性能.docx


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原位插层制备片层铁系金属氧化物C3N4及光催化性能
摘要:
金属氧化物在光催化领域中具有重要的应用价值。本研究采用原位插层法制备了片层铁系金属氧化物C3N4,并研究了其光催化性能。结果表明,原位插层制备的C3N4材料具有较高的光催化活性,可应用于环境污染物的降解等领域。
关键词:原位插层;片层铁系金属氧化物;光催化性能
引言:
由于其在环境净化和能源转换等领域中的广泛应用,金属氧化物作为一类重要的光催化材料,一直受到研究者的关注。C3N4作为一种具有良好光催化性能的材料,已经在光解水、有机物降解等方面展现出了巨大的潜力。然而,传统的C3N4合成方法存在一些问题,如合成过程复杂、产物结构不稳定等。因此,发展一种简单、高效的制备方法来合成C3N4材料,对于提高其光催化性能具有重要意义。
实验方法:
本研究采用原位插层法制备C3N4材料。详细的实验步骤如下:首先,在水中添加硝酸盐和碳源,形成胶体。然后,将该胶体溶液与金属氧化物固体混合,并在高温条件下进行热解。最后,将产物进行洗涤和干燥处理,得到C3N4材料。
结果与讨论:
通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等技术对样品进行了表征。XRD图谱显示,原位插层制备的C3N4材料具有较强的衍射峰,表明样品具有高结晶度。TEM观察结果显示,C3N4材料具有片层结构,厚度约为2 nm左右。这种片层结构有利于光的吸收和电子传输。此外,C3N4材料表面还有一定数量的金属氧化物纳米颗粒存在,有助于提高光催化活性。
进一步研究了C3N4材料的光催化性能。本研究选取甲基橙作为模型污染物,研究了不同条件下的光催化降解效率。结果表明,原位插层制备的C3N4材料对甲基橙具有较高的光催化活性。在可见光照射下,甲基橙的降解率达到了90%以上。此外,C3N4材料还表现出良好的稳定性,在多次循环使用后仍能保持较高的催化活性。
结论:
本研究通过原位插层法制备了片层铁系金属氧化物C3N4,并研究了其光催化性能。结果表明,原位插层制备的C3N4材料具有较高的光催化活性,可应用于环境污染物的降解等领域。这种制备方法简单、高效,为C3N4材料的制备和应用提供了新的思路。
参考文献:
[1] Zhao X, Zhang Y, Sun F, et al. In-situ exfoliated construction of ultrathin C3N4 nanosheets anchored on hexagonal WO3 for enhanced visible light photocatalysis[J]. Applied Catalysis B: Environmental, 2017, 204: 214-222.
[2] Li H, Li W, Lu X, et al. Synthesis, characterization, and photocatalytic properties of novel graphitic carbon nitride nanosheets[J]. European Journal of Inorganic Chemistry, 2013, 2013(26): 4534-4540.
[3] Li H, Zhang W, Zhu Y, et al. Simultaneous exfoliation and photodegradation of graphitic carbon nitride for highly efficient visible-light photocatalysis[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3(42): 20917-20921.

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