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硝酸剥离-盐模板法制备介孔石墨相氮化碳材料及其光催化还原U(Ⅵ)性能研究

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原子能科学技术 2025年第3期59卷 540-549页

作者：于明玥郝帅黄文珑蒋冬梅夏良树南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 南华大学创新创业学院湖南衡阳421001

在实现双碳目标的背景下,核能作为清洁能源的替代品,对铀资源的需求不断增加,而由此产生的含铀废水对环境和健康构成了巨大威胁。光催化技术因其高效去除重金属和有机污染物的能力而备受关注。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4),CN)因其独特的... 详细信息

在实现双碳目标的背景下,核能作为清洁能源的替代品,对铀资源的需求不断增加,而由此产生的含铀废水对环境和健康构成了巨大威胁。光催化技术因其高效去除重金属和有机污染物的能力而备受关注。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4),CN)因其独特的光催化性能在这一领域展现出广阔的应用前景。为了拓宽g-C_(3)N_(4)的光响应范围,使得更多活性位点具备利用价值,本文采用硝酸剥离-盐模板法制备介孔g-C_(3)N_(4)复合材料Na-HNO_(3)-CN,并采用SEM、BET、FT-IR、XRD等手段对其进行表征,进而研究其光催化还原U(Ⅵ)的性能。结果表明,Na-HNO_(3)-CN的结构呈三维立体多孔蜂窝状,与传统g-C_(3)N_(4)相比,Na-HNO_(3)-CN的表面积从5.38 cm^(3)/g增加至47.11 cm^(3)/g,孔容从0.12 cm^(3)/g增加到0.20 cm^(3)/g,可见光吸收范围从450 nm拓宽至550 nm,吸收边带发生红移,光电流响应远高于CN;其中CN与NaCl比例为3∶1的Na-HNO_(3)-CN对U(Ⅵ)的去除率达95.59%,约是块状CN的4.8倍;其还原反应速率常数(0.0198 min^(-1))是CN(0.0018 min^(-1))的11倍,具有优异的光催化还原U(Ⅵ)性能,表明介孔石墨氮化碳复合材料在环境修复特别是铀污染废水处理方面有较大的应用潜力。本文研究结果不仅揭示了Na-HNO_(3)-CN复合材料在光催化还原U(Ⅵ)方面优越的性能,也为未来开发高效光催化材料提供了新的思路。

关键词：石墨相氮化碳硝酸剥离-盐模板法铀光催化

石墨相氮化碳的光催化改性及在环境污染物降解中的应用

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包装学报 2025年第2期17卷 18-29页

作者：李贞凌雯昕陈宇翔湖南工业大学包装与材料工程学院湖南株洲412007

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)作为一种不含金属的绿色半导体材料,逐渐成为光催化领域的热门材料之一,在降解环境污染物方面表现出广阔的发展前景和应用潜力。首先,对g-C_3N_4光催化剂降解污染物的机理进行分析,并从形貌结构设计、金属/非金... 详细信息

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)作为一种不含金属的绿色半导体材料,逐渐成为光催化领域的热门材料之一,在降解环境污染物方面表现出广阔的发展前景和应用潜力。首先,对g-C_3N_4光催化剂降解污染物的机理进行分析,并从形貌结构设计、金属/非金属掺杂、构建异质结3个方面对g-C_3N_4的光催化改性研究进行了阐述。其次,总结了在气体、土壤、水体3个不同环境下g-C_3N_4光催化剂降解污染物的应用研究。最后,对g-C_3N_4在包装领域的实际应用进行了展望。

关键词：石墨相氮化碳光催化改性环境污染物

ZnO负载石墨相氮化碳光催化材料的制备及降解亚甲基蓝性能

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化工科技 2025年第1期33卷 35-40页

作者：回梁川刘思乐李婉婷黄滢睿雷婉冰徐瑞任宏轩沈阳科技学院化学与化工系辽宁沈阳110167

采用超声分散法制备ZnO负载石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))光催化材料,通过XRD、FTIR、UV-Vis DRS、PL等手段对ZnO/g-C_(3)N_(4)光催化材料的物相、特征基团、光学性能及光电子-空穴复合率等进行表征。以亚甲基蓝(MB)为模拟染料溶液,考察Zn... 详细信息

采用超声分散法制备ZnO负载石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))光催化材料,通过XRD、FTIR、UV-Vis DRS、PL等手段对ZnO/g-C_(3)N_(4)光催化材料的物相、特征基团、光学性能及光电子-空穴复合率等进行表征。以亚甲基蓝(MB)为模拟染料溶液,考察ZnO/g-C_(3)N_(4)光催化材料对MB降解性能的影响并运用Langmuir-Hinshelwood方程对其动力学进行拟合,同时对ZnO/g-C_(3)N_(4)的稳定性进行研究。结果表明,在ZnO/g-C_(3)N_(4)复合光催化材料中g-C_(3)N_(4)和ZnO形成了异质结结构,提高了分离光电子-空穴的程度和光吸收效率,进而提升吸收可见光光谱范围。在光照60 min的条件时,光催化降解MB的效率为96.5%,在降解MB过程中,ZnO/g-C_(3)N_(4)循环利用5次后光催化效率仍然可以保持在94.3%,具有良好的光催化性、稳定性。超氧自由基(·O~-_2)和空穴(h~+)在所制备ZnO负载g-C_(3)N_(4)光催化材料降解MB过程中起到主要作用。

关键词：石墨相氮化碳降解光催化亚甲基蓝

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壳聚糖/石墨相氮化碳抗菌纸及其对蓝莓的保鲜效果

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印刷与数字媒体技术研究 2025年第1期 135-144页

作者：袁振磊程姝蒨韩晨峰李鑫孙彬青宋鲲天津科技大学轻工科学与工程学院天津300457 浙江大胜达包装股份有限公司杭州311215

为了探究环境友好型的抗菌保鲜材料,本研究采用热氧化剥离法制备了石墨相氮化碳纳米片,结合生物降解材料壳聚糖制备了具有显著光动力抗菌活性的复合包装纸。扫描电镜和红外光谱表明,石墨相氮化碳纳米片的直径在100~500nm,厚度在5~10nm,... 详细信息

为了探究环境友好型的抗菌保鲜材料,本研究采用热氧化剥离法制备了石墨相氮化碳纳米片,结合生物降解材料壳聚糖制备了具有显著光动力抗菌活性的复合包装纸。扫描电镜和红外光谱表明,石墨相氮化碳纳米片的直径在100~500nm,厚度在5~10nm,抗菌纸表面均匀负载壳聚糖包被的石墨相氮化碳纳米片。光催化抗菌实验表明,复合抗菌纸对大肠杆菌具备优异的光动力抗菌效果(99.7%),比单添加壳聚糖提高了87.8%。以蓝莓为测试对象,研究了复合包装纸的保鲜效果。与空白组相比,壳聚糖/石墨相氮化碳抗菌纸降低了蓝莓45.90%的腐烂率和29.72%的失重率,保持了硬度、可溶性形物、可滴定酸和花青素等品质特征,可将蓝莓的货架期从6天延长至10天。作为一种功能性抗菌包装纸,本研究的抗菌纸为果蔬的储藏保鲜提供了新的理论依据。

关键词：石墨相氮化碳抗菌纸保鲜蓝莓光催化

石墨相氮化碳的红外辅助微波法制备及光催化固氮性能

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高等学校化学学报 2016年第7期37卷 1357-1363页

作者：曹宇辉佟宇飞张健李法云范志平白金毛微胡绍争辽宁石油化工大学化学化工与环境学部抚顺113001

采用红外辅助微波法制备了可见光下具有优越固氮性能的石墨相氮化碳催化剂(g-C3N4).采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附、紫外-可见光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、N2-程序升温脱附(TPD)和电子顺磁... 详细信息

采用红外辅助微波法制备了可见光下具有优越固氮性能的石墨相氮化碳催化剂(g-C3N4).采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附、紫外-可见光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、N2-程序升温脱附(TPD)和电子顺磁共振谱(EPR)等对催化剂进行了表征.结果表明,微波处理在催化剂表面形成许多孔状结构,增大了催化剂的比表面积,抑制了催化剂光生电子-空穴的复合;微波处理还会产生大量氮空穴,这些氮空穴一方面可以吸附并活化氮气分子,另一方面可提升电荷从催化剂到氮气分子的界面转移能力,显著提高催化剂的光催化固氮性能.采用红外辅助微波法制备的g-C3N4催化剂比采用单纯微波法制备的催化剂具有更多的氮空穴,表现出更高的光催化固氮性能.

关键词：红外辅助微波法石墨相氮化碳固氮氮空穴光催化

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石墨相氮化碳同质结光催化处理水中双酚A

中国环境科学 2021年第7期41卷 3255-3265页

作者：吴瞳顾佳玉彭晨吴尚迪陈欢江芳南京理工大学环境与生物工程学院江苏南京210094

通过甲醇辅助溶剂热预处理,设计和制备了石墨相氮化碳同质结光催化剂(x%MeCN-CN).利用TEM、XRD、FTIR、XPS、UV-Vis DRS、PL、EIS等手段对所制备催化剂进行表征分析.以水中双酚A(BPA)为目标污染物,考察了所得催化剂的光催化降解性能,通... 详细信息

通过甲醇辅助溶剂热预处理,设计和制备了石墨相氮化碳同质结光催化剂(x%MeCN-CN).利用TEM、XRD、FTIR、XPS、UV-Vis DRS、PL、EIS等手段对所制备催化剂进行表征分析.以水中双酚A(BPA)为目标污染物,考察了所得催化剂的光催化降解性能,通过活性物种捕获实验探究反应机制.结果表明,在模拟太阳光照射下,30%MeCN-CN具有最佳的光催化性能,4h对15mg/L BPA光催化降解率达98.9%,空穴和超氧自由基为主要活性物种.催化剂光催化活性的提升归因于醇热辅助预处理的能带调控作用和同质结结构的耦合作用,有效抑制了光生电子空穴对的复合,拓宽了光吸收范围.该催化剂具备良好的稳定性和循环利用能力,具有良好的应用前景.

关键词：石墨相氮化碳同质结光催化双酚A

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石墨相氮化碳增强聚酰亚胺摩擦磨损性能

高校化学工程学报 2020年第3期34卷 802-809页

作者：韩宝军吴海银丁成成俞娟王晓东黄培南京工业大学材料化学工程国家重点实验室江苏南京211800

为提高聚酰亚胺(PI)的抗磨耐磨性能,提出了石墨相氮化碳(g-C3N4)原位聚合改性PI的方法。以尿素高温热缩聚制备的g-C3N4为填料,均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为单体,采用原位聚合法制备了不同填料质量分数的PI复合材料... 详细信息

为提高聚酰亚胺(PI)的抗磨耐磨性能,提出了石墨相氮化碳(g-C3N4)原位聚合改性PI的方法。以尿素高温热缩聚制备的g-C3N4为填料,均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为单体,采用原位聚合法制备了不同填料质量分数的PI复合材料,并进行表征和摩擦磨损性能的测试。结果表明:g-C3N4不影响PI的亚胺化反应,且能促进PI分子链之间的交联;PI复合材料具有较好的热稳定性和力学性能;g-C3N4可以促进转移膜的生成,有效地改善PI复合材料的自润滑性能,当g-C3N4质量分数为10%时,复合材料的摩擦磨损性能最优,摩擦系数为0.22,磨损率为8.56×10^-15m3`N^-1·m^-1,具有较好的抗磨耐磨性能。

关键词：聚酰亚胺石墨相氮化碳复合材料摩擦磨损转移膜

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石墨相氮化碳纳米片膜研究进展

化工学报 2021年第12期72卷 6188-6202页

作者：张娅王锐文思斯周燚洒薛健王海辉华南理工大学化学与化工学院广东广州510640 清华大学化学工程系北京100084

石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米片由于具有本征孔、高孔密度、高稳定性、高力学强度、大比表面积、化学环境可调节等特性,在气体分离、渗透汽化、脱盐等膜分离工艺中具有独特的优势,从而引起了研究人员的广泛关注。本文介绍了g-C_(3)N_... 详细信息

石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米片由于具有本征孔、高孔密度、高稳定性、高力学强度、大比表面积、化学环境可调节等特性,在气体分离、渗透汽化、脱盐等膜分离工艺中具有独特的优势,从而引起了研究人员的广泛关注。本文介绍了g-C_(3)N_(4)纳米片的结构和性质,总结了g-C_(3)N_(4)纳米片的制备方法,阐述了不同形式的g-C_(3)N_(4)纳米片基分离膜,讨论了g-C_(3)N_(4)纳米片膜在分离中的应用,提出了g-C_(3)N_(4)纳米片膜的存在的问题和未来的发展趋势。

关键词：石墨相氮化碳纳米片膜分离水处理气体分离

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与Bi系复合光催化材料的制备及在环境中的应用

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化学进展 2017年第2期29卷 241-251页

作者：王鹏远郭昌胜高建峰徐建中北大学理学院太原030051 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012

半导体光催化技术可应用于环境中污染物的降解、转化和矿化以及太阳能的转换,是解决环境污染和能源短缺问题的一条有效途径。石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与Bi系化合物复合材料因具有优异的光催化性能成为新型光催化材料的研究热点。本文论... 详细信息

半导体光催化技术可应用于环境中污染物的降解、转化和矿化以及太阳能的转换,是解决环境污染和能源短缺问题的一条有效途径。石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与Bi系化合物复合材料因具有优异的光催化性能成为新型光催化材料的研究热点。本文论述了目前g-C_3N_4的主要制备方法,g-C_3N_4与Bi系复合材料的种类及其制备过程;同时围绕g-C_3N_4和Bi系复合催化材料在环境净化中的应用,包括对水体中污染物的降解及去除、光致细菌失活和光致水解产氢等,综述了国内外近年来的重要研究进展;以去除水环境中有机污染物为例,详细阐述了水体中有机污染物的光催化降解机理。最后,对g-C_3N_4与Bi系复合光催化材料的开发和应用前景进行了展望。

关键词：光催化石墨相氮化碳铋系复合材料催化应用机理