ZnO-g-CN纳米复合材料光催化降解污染物研究进展.doc

——————————————————————————————————————————————— ZnO-g-C3N4纳米复合材料光催化降解污染物研究进展 第 45 卷 第 6 期 2016 年 6 月 化工技术与开发 Technology amp; Development of Chemical Industry Vol.45 No.6Jun.2016 ZnO/g-C3N4纳米复合材料光催化降解污染物研究进展 徐　畅，徐晴川，张晓明，王国宏 （湖北师范大学稀有金属化学湖北省协同协创新中心，湖北 黄石 435002） 摘　要：ZnO/g-C3N4纳米复合材料可促进电子–空穴的有效分离，有较大的比表面积，有利于污染物和自由基的扩散和传质，电子可从g-C3N4的导带转移到ZnO的导带上，而空穴可从ZnO的价带转移到g-C3N4的价带上，从而提高复合材料在可见光下的光催化性能，因此ZnO/g-C3N4纳米复合材料在光催化领域中被广泛研究。 关键词：g-C3N4；ZnO；纳米复合材料；光催化 中图分类号：TB 383 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2016)06-0037-03 碳化氮的发现可以追溯到19世纪，但是类石墨碳化氮成为研究热点，得益于2009年王心晨等人[1]报道了g-C3N4在光催化领域的应用。在众多的半导体光催化材料中（TiO2、ZnO、ZnSe等），ZnO因具有高光敏性、晶形可控和优异光电催化活性而备受关注[2]。然而单一纳米氧化锌材料自身光生载流子复合几率较高，同时对太阳光的利用率较低[3-4]，限制了其在污染物降解中的应用范围。 聚合物类石墨相氮化碳(g-C3N4)具有类似石墨烯的结构，合适的能带位置、良好的光学性质、优异的热稳定性以及化学稳定性，可作为太阳能转化、污染物降解的催化剂，是一种具有广阔应用前景的新型光催化材料[5]。g-C3N4制备原料便宜易得，制备方法简单，作为光催化剂可以产氢和光降解染料。然而光生载流子易复合，导致其光催化活性低下，因此需要对g-C3N4进行改性来提高碳化氮的光催化活性。大量研究发现，在g-C3N4上修饰金属氧化物，能够大幅度提高其光催化性能。 碳化钛较成熟的方法之一。目前用得比较多的制备方法是：称取5g三聚氰胺，转移至坩埚中，放入空气炉中进行热聚合反应，在4h内匀速升温到550℃下保???4h。等样品冷却至室温后，转移到研钵中进行研磨，即可以得到浅黄色的g-C3N4粉末材料。 2　ZnO/g-C3N4纳米复合材料 2.1　ZnO/g-C3N4的异质结结构材料 ZnO/g-C3N4的异质结的形成，能抑制光生电子空穴对的复合，提高复合材料的光催化性能。朱永法课题组[7]用单相分散法将ZnO光催化剂与g-C3N4杂化。将g-C3N4在甲醇中超声分散后，加入ZnO粉末并在通风橱中搅拌至甲醇挥发完，并在200℃、N2气氛中干燥得到ZnO/g-C3N4粉末。通过杂化，ZnO的光电流和光催化活性在紫外光照下增强，可见光照下的光电流被观察到，并且ZnO的光腐蚀性被完全抑制，ZnO/g-C3N4具有可见光光催化活性。裘灵光等[8]将三聚氰胺和乙酸锌作为前驱体，通过溶解、干燥、煅烧处理，得到光催化性能增强的ZnO/g-C3N4异质结结构复合材料。 采用水热法或溶剂热法一步合成ZnO/g-C3N4 复合材料，既省时又环保。陈代梅等[9]采用乙二醇作为溶剂，将乙酸锌与以SiO2作为模版的硬模版法得到的微孔结构类石墨相的C3N4，一步制备了异质结结构的ZnO/g-C3N4复合材料，不仅增强了ZnO的 1　 g-C3N4的制备方法 g-C3N4的制备方法有气相沉积法、热溶剂法、固相合成法、电化学沉积法、高温高压法等，近几年研究较多的是利用缩聚有机物前驱体制备g-C3N4。此外，人们还合成了多种形貌的氮化碳，包括纳米线、纳米管、微球、纤维和空心球等。Groenewolt[6]率先通过氰胺高温自聚合制备g-C3N4，并成为近年来合成体相 作者简介：徐畅（1989-），女，硕士研究生 通讯联系人：王国宏（1968-），男，教授，工学博士，主要从事纳米半导体光催化材料的设计、制备和性能研究收稿日期：2016-04- 15 38化工技术与开发 第 45 卷 光催化活性还抑制了其光腐蚀性。需要注意的是，g-C3N4在水热、溶剂热反应条件下，可能存在着分解现象。 王明亮等