石墨相氮化碳复合光催化剂的合成与可见光解水产氢性能的任务书.docx

石墨相氮化碳复合光催化剂的合成与可见光解水产氢性能的任务书
一、概述
氢能作为一种清洁、可再生、高效的能源，得到了广泛的关注和研究。太阳能光催化水裂解是利用太阳能来驱动水分子裂解生成氢气的一种可行途径。为了解决光催化裂解水过程中光吸收和电子转移效率低等问题，本研究将合成一种石墨相氮化碳复合光催化剂，以提高其可见光响应性能，从而产生更高的氢气产率。
二、研究内容和方法
1.石墨相氮化碳复合光催化剂的合成
（1）制备石墨相氮化碳（g-C3N4）粉末：采用模板法制备g-C3N4粉末，混合3.0g尿素和2.0g模板剂，加入50mL去离子水中搅拌，得到悬浊液。将刚准备好的悬浊液分装至不锈钢容器中，放在高压釜中，设定反应温度为520℃，反应时间为4h，然后自然冷却，得到g-C3N4粉末。
（2）改性石墨相氮化碳：将制备好的g-C3N4粉末和不同含量的负载剂（如TiO2、ZnO等）进行混合，并加入一定量的乙醇搅拌，然后在80℃下进行烘干，最后在氮气氛下600℃煅烧2h制得复合光催化剂。
2.可见光解水产氢性能测试
（1）催化剂吸收光谱测试：使用紫外-可见分光光度计测试催化剂在400-800nm波长范围内的吸收光谱。
（2）光催化产氢实验：将制备好的光催化剂加入到含有5%甲醇和5%Na2SO3的50mL水溶液中，通过550WXe灯作为光源，并添加苯酚作为内标，进行可见光催化裂解水产氢实验。
三、预期结果和意义
通过制备石墨相氮化碳复合光催化剂，并对其进行可见光解水产氢实验，预期能够得出以下结论：
1.通过加入不同含量和种类的负载剂，可以有效提高光催化催化剂的光催化性能。
2.石墨相氮化碳复合光催化剂在可见光下的光吸收能力和电子转移效率均得到提高，从而产生更高的氢气产率。
3.该研究可推动可见光催化水裂解技术的发展，为实现清洁能源的应用提供新的思路和方法。
四、参考文献
1.ZhangL,ZhangJ,ZhuY,etal.Noblemetal-freeg-C3N4/graphenecompositeswithimprovedvisible-lightphotocatalyticperformanceforsimultaneousdyedegradationandhydrogenproduction[J].JournalofMaterialsChemistryA,2013,1(3):595-602.
2.LiuS,YuJC,JaroniecM.TunablephotocatalyticselectivityofhollowTiO2microspheresconsistingofanatasepolyhedrawithexposed{001}facets[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,2010,132(34):11914-11916.
3.LiJ,LiY,LiG,etal.Photocatalyticperformanceandmechanismofgraphiticcarbonnitride/Bi2O3compositesundervisiblelightirradiation[J].Environmentalscience&technology,2014,48(3):1782-1790.