热聚合硫氰酸铵制备多孔g-C3N4纳米片及其可见光催化分解水制氢性能

编号：NMJS06011

篇名：热聚合硫氰酸铵制备多孔g-C3N4纳米片及其可见光催化分解水制氢性能

作者：崔言娟 ;王愉雄 ;王浩 ;曹福 ;陈芳艳

关键词：氮化碳 纳米片 半导体 氨 光催化 产氢

机构： 江苏科技大学环境与化学工程学院,江苏镇江212003

摘要： 二维层状半导体材料与其体相堆积结构相比表现出独特的性质,有望在纳米材料科学领域取得新的突破.基于对太阳能利用的研究,二维半导体光催化材料引起了研究者的广泛关注.诸多半导体材料已被设计合成二维纳米片结构应用于光催化领域,如MoS2,WS2,SnS2和TiO2等.石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种典型的非金属二维聚合物半导体.二维层状结构的组成使得g-C3N4纳米片能够表现出优异的光电性质.然而,其合成目前仍然存在很大困难.目前已报道的单层或多层g-C3N4的制备主要有超声辅助溶剂剥离法、热处理法、插层法和电化学合成法等.但这些方法存在合成复杂和引入结构缺陷等不足.另外,在体相组成中插入孔结构也能够提高g-C3N4的光催化活性.目前常用的方法主要是模板法.然而,在这些生孔过程中往往引起聚合度降低,增加长程无序度,不利于光生载流子的传输.因此,如果将多孔结构引入g-C3N4纳米片,同时提高其聚合度结构,将在很大程度上提高其光催化性能.本文利用直接氨气热聚合的方法,将硫氰酸铵进行高温热处理,一步法合成出较高聚合度的多孔g-C3N4纳米片,在可见光照射下表现出较高的产氢活性和稳定性.采用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）、荧光光谱（PL）和电子顺磁共振（EPR）等方法对多孔g-C3N4纳米片结构进行了详细表征.在助催化剂Pt存在下,采用可见光照射（〉420 nm）分解水产氢的方法评价了其光催化性能.结果表明,热处理温度对产物结构及性能具有较大影响.XRD结果表明,在450 ℃热处理,硫氰酸铵未完全聚合,与前期氮气热处理的结论不同.当热聚合温度上升至500 ℃,石墨相结构形成.至600 ℃时,石墨相的层间距缩小,且聚合度没有明显下降.这表明氨气气氛抑制了原料分解,提高了分解聚合温度,同时增加了产物的聚合度.FTIR结果表明,热聚合温度�