研究目的
研究氟表面修饰的mpg-C3N4在水相条件下室温时光催化性能的提升,重点关注其形成机制及影响光催化活性的因素。
研究成果
氟表面修饰的mpg-C3N4材料因载流子寿命延长、带隙拓宽及电荷分离效率提升而展现出增强的光催化性能。在紫外光下6分钟实现罗丹明B(RhB)95%降解,可见光条件下50分钟达到96%降解率,且经多次循环仍保持高稳定性。其改性机制源于F?离子的静电结合效应,该作用优化了电子结构,使材料在环境净化应用中具有更高效率。
研究不足
该研究仅限于水相条件下的室温合成,光催化性能主要通过罗丹明B降解进行评估,可能不适用于其他污染物。(NH4)2SiF6纳米颗粒在表面的存在可能影响长期稳定性,不过循环测试显示性能良好。DFT计算采用了简化模型,可能导致带隙预测产生误差。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过控制pH值,在室温下采用硬模板法合成了氟表面修饰的mpg-C3N4光催化剂。其机理涉及用NH4HF2蚀刻SiO2以及在酸性条件下F-离子的静电结合。理论模型包括用于能带结构分析的DFT计算。
2:样品选择与数据来源:
样品由三聚氰胺和硅溶胶制备而成,通过调节洗涤过程中的pH值(2.5、4.3、5.1、7.0)制得mCN-2.5、mCN-4.3、mCN-5.1和CN。数据来源包括表征技术和使用罗丹明B(RhB)进行的光催化降解测试。
3:0)制得mCN-mCN-mCN-1和CN。数据来源包括表征技术和使用罗丹明B(RhB)进行的光催化降解测试。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括XRD(D/MAX-2200/PC,理学)、XPS(Kratos Analytical Ltd.,XSAM800)、TEM(Tecnai G2F20 S-TWIN,FEI)、FT-IR(VERTE70,布鲁克)、BET比表面积分析仪(型号BET 3H-2000 BET-A,贝士德仪器科技有限公司)、zeta电位分析仪(NANO-ZS,马尔文)、荧光分光光度计(FS5,爱丁堡)、HPLC(Waters E2695)、光化学反应器(XPA-7型,徐江机械厂)、紫外-可见分光光度计(SP-756P)和电化学工作站(CHI600)。材料包括三聚氰胺、硅溶胶、NH4HF2、NaOH、乙醇、RhB、苯醌(BQ)、乙二胺四乙酸(EDTA)、叔丁醇(TBA)、Na2SO4和FTO基底。
4:0)、TEM(Tecnai G2F20 S-TWIN,FEI)、FT-IR(VERTE70,布鲁克)、BET比表面积分析仪(型号BET 3H-2000 BET-A,贝士德仪器科技有限公司)、zeta电位分析仪(NANO-ZS,马尔文)、荧光分光光度计(FS5,爱丁堡)、HPLC(Waters E2695)、光化学反应器(XPA-7型,徐江机械厂)、紫外-可见分光光度计(SP-756P)和电化学工作站(CHI600)。材料包括三聚氰胺、硅溶胶、NH4HFNaOH、乙醇、RhB、苯醌(BQ)、乙二胺四乙酸(EDTA)、叔丁醇(TBA)、Na2SO4和FTO基底。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:合成过程包括将三聚氰胺溶解于90°C的硅溶胶中,550°C煅烧4小时,用NH4HF2蚀刻,用不同pH值的NaOH洗涤并干燥。表征包括XRD、XPS、TEM、FT-IR、BET、zeta电位、PL、载流子寿命和HPLC。光催化活性通过紫外光下降解RhB来测量,并使用BQ、EDTA和TBA进行清除剂测试。光电化学性质通过以Ag/AgCl为参比电极和FTO为工作电极的三电极体系,在氙灯照射下评估。
5:数据分析方法:
数据分析包括XRD的Rietveld精修、XPS的峰拟合、BET的比表面积计算、降解速率的动力学建模、DFT的能带结构分析以及载流子寿命的双指数拟合。
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