研究目的
开发一种简便、绿色的方法合成具有高分散性和溶解性的可溶性g-C3N4纳米片，并将其应用于提升传统g-C3N4的光催化产氢性能。
研究成果
简便的水热法和冷冻干燥法成功制备出具有高分散性和溶解性的可溶性g-C3N4纳米片，这得益于亲水基团的引入。这些纳米片通过提升分散性及增加界面活性位点，使常规g-C3N4的光催化产氢速率最高提升至2倍。该方法为酸性制备工艺提供了绿色替代方案，在能量转换与环境?；ち煊蚓哂杏τ们绷?。
研究不足
该方法可能需要进行优化以提高可扩展性和成本效益。使用水热反应器和冷冻干燥机等特定设备可能会带来限制。该研究聚焦于水溶液体系，可能无法推广至其他溶剂或条件。尽管该过程避免了酸的使用，但尚未全面评估其环境影响。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用水热处理结合真空冷冻干燥法合成可溶性g-C3N4纳米片，旨在不使用酸的情况下提高分散性。通过光催化产氢测试评估性能。
2：样品选择与数据来源：
块体g-C3N4由三聚氰胺前驱体制备。SCN纳米片源自该块体材料。制备了不同SCN重量百分比的多种SCN/g-C3N4复合材料。
3：实验设备与材料清单：
设备包括用于热缩聚的马弗炉、水热反应器、离心机、真空冷冻干燥机、超声分散仪、透射电子显微镜（JEM-2100F，JEOL）、原子力显微镜（MFP-3D，AR）、X射线衍射仪（D/MAXRBX，Rigaku）、紫外-可见分光光度计（UV-2450，Shimadzu）、FTIR光谱仪（Nexus，Thermo Nicolet）、XPS系统（KRATOA XSAM800）、热重分析仪（STA-449F3，Netzsch）、带LED的光催化反应器及气相色谱仪（GC-2014C，Shimadzu）。材料包括三聚氰胺（>99.9%，Alfa Aesar）、去离子水、乳酸和Pt助催化剂。
4：0）、热重分析仪（STA-449F3，Netzsch）、带LED的光催化反应器及气相色谱仪（GC-2014C，Shimadzu）。材料包括三聚氰胺（>9%，Alfa Aesar）、去离子水、乳酸和Pt助催化剂。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：块体g-C3N4通过550°C加热三聚氰胺4小时合成。SCN纳米片通过将块体g-C3N4在180°C水中水热处理12小时，随后离心和真空冷冻干燥制备。SCN/g-C3N4复合材料通过将SCN溶液与块体g-C3N4超声分散制得。光催化测试涉及将50 mg催化剂分散于含Pt的80 mL乳酸溶液中，通入N2，用420 nm LED照射，并通过GC测量H2产量。
5：数据分析方法：
采用表征技术（XRD、TEM、AFM、FTIR、XPS、UV-vis、TG-DSC）分析材料特性?；贖2产率评估光催化活性，统计分析隐含于重复测量中。
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Transmission Electron Microscope
JEM-2100F
JEOL
To observe the morphology of the samples.
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X-ray Diffractometer
D/MAXRBX
Rigaku
To confirm phase compositions of photocatalysts.
-
UV-vis Spectrophotometer
UV-2450
Shimadzu
To acquire UV-vis spectra for light absorption analysis.
-
FTIR Spectrophotometer
Nexus
Thermo Nicolet
To obtain Fourier transform infrared spectra for functional group analysis.
-
Gas Chromatograph
GC-2014C
Shimadzu
To measure the amount of hydrogen gas produced during photocatalysis.
-
Atomic Force Microscope
MFP-3D
AR
To measure the thickness and surface topography of nanosheets.
-
XPS System
KRATOA XSAM800
Not specified
To perform X-ray photoelectron spectroscopy for elemental analysis.
-
Thermogravimetric Analyzer
STA-449F3
Netzsch
To conduct thermogravimetric analysis for stability assessment.
-
LED Light Source
3-W and 420-nm
Shenzhen Lamplic Science Co. Ltd.
To provide visible-light irradiation for photocatalytic experiments.
-
Muffle Furnace
Not specified
Not specified
To perform thermal polycondensation of melamine for bulk g-C3N4 synthesis.
-
Hydrothermal Reactor
Not specified
Not specified
To carry out hydrothermal treatment for SCN nanosheet synthesis.
-
Vacuum Freeze-Dryer
Not specified
Not specified
To dry the supernatant liquid and obtain SCN nanosheet powder.
-
Ultrasonic Disperser
Not specified
Not specified
To disperse samples for composite preparation.
-
Centrifuge
Not specified
Not specified
To separate solid residues from supernatant after hydrothermal treatment.
-
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