摘要
光催化技术是一种高效的催化水相污染物降解方法，相较于传统的高级氧化技术，它成本低、可再生、无污染，有着极好的应用前景。目前常见的光催化剂中，非金属半导体氮化碳由于其具有良好的可见光响应、高化学稳定性、强耐磨性、低成本、无污染等特性而备受关注。但传统热缩合法制备的氮化碳比表面积低、光生电子-空穴复合率高，使得其光催化性能不能充分体现出来。为此，本文通过金属离子掺杂、气泡模板及自组装三种方法改善其比表面积和形貌，以提高其光生电子与空穴分离效率，从而提升光催化性能。主要研究内容如下： （1）采用一步法，以三聚氰胺为前驱体和LiCl为锂源，制备了包含石墨相氮化碳（g-C3N4）和聚三嗪酰亚胺（PTI）的掺锂氮化碳Lir-CN。通过测试样品对罗丹明B（RhB）的光催化降解性能，发现在掺杂比（氯化锂与三聚氰胺的摩尔质量比，记为r）r=0.5时，催化剂对RhB的光催化降解性能最佳，30min内，降解率达到93.4%，比未改性g-C3N4的降解率高11.2%。提高的光催化活性归因于两种氮化碳的协同作用、掺杂引起的比表面积的增大、带隙的减小以及光生载流子分离效率的提高。 （2）采用气泡模板法，以铵盐为气泡模板制备了金属掺杂氮化碳。金属元素和铵盐的种类、添加量都影响着样品的结构与性能。通过测试样品对RhB的光催化降解性能，发现当三聚氰胺、氯化钾和碳酸铵三者的质量比为1∶0.01∶1时，样品的比表面积为13.9m2/g，是未改性g-C3N4的2倍。因此，该样品对RhB表现出最佳的光催化性能，在15min内对RhB的降解率达到95.7%。循环四次后依然拥有很好的催化活性。 （3）采用自组装法，以三聚氰胺-氰尿酸络合物（MCA）为前驱体制备了中空绒球状氮化碳（hp-CN-6），通过测试样品对盐酸四环素的光催化降解性能发现，hp-CN-6对该反应具有很高的活性，在可见光照射下40min内对TC的降解率达到了90.4%。中空绒球状的形貌不仅增加了样品的比表面积和带隙宽度，还改善了载流子的传输路径，从而能引起更大范围的光吸收和更高的电子-空穴分离效率，最终提高其光催化效率。稳定性测试表明，样品经过四次循环反应后，光催化活性无明显下降，结构也无明显变化。
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