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改性石墨相氮化碳的制备与光催化性能研究
改性石墨相氮化碳的制备与光催化性能研究
摘要：
石墨相氮化碳是一种新型的可见光催化材料，在环境清洁和可持续能源领域具有广阔的应用前景。然而，石墨相氮化碳的催化性能较低，限制了其实际应用。本研究通过引入金属离子和碳量子点对石墨相氮化碳进行改性，以提高其光催化活性。研究结果表明，改性后的石墨相氮化碳在可见光下具有较高的光催化性能，可用于水处理、二氧化碳还原等领域的应用。
关键词：石墨相氮化碳，改性，光催化性能
1.引言
能源和环境问题是全球面临的重要挑战之一，寻找清洁高效的能源转换和环境治理方法已成为研究热点。光催化材料作为一种重要的技术手段，在光催化水分解、二氧化碳还原和有机废水处理等方面具有广泛的应用前景。石墨相氮化碳，作为一种新型的可见光催化材料，由于其丰富的氮杂原子和高度结构化的电子结构，具有优越的光催化性能。
2.实验方法
2.1石墨相氮化碳的制备
以尿素为前驱体，采用硫酸辅助热处理法制备石墨相氮化碳。将尿素加入硫酸中，将溶液煮沸，然后在高温下干燥和煅烧，得到石墨相氮化碳样品。
2.2石墨相氮化碳的改性
在石墨相氮化碳样品中引入金属离子和碳量子点，通过化学还原法和共沉淀法进行改性。将金属盐和石墨相氮化碳样品一起悬浮在溶液中，然后加入还原剂和表面活性剂进行化学反应，得到改性后的石墨相氮化碳样品。
3.结果与讨论
通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等表征手段对样品进行表征。结果显示，改性后的石墨相氮化碳样品在结构上有所改变，表面形貌更为均匀。在光催化性能测试中，改性后的样品显示出更高的光催化活性和更快的降解速度。
4.光催化应用
将改性后的石墨相氮化碳应用于水处理和二氧化碳还原反应中。在水处理中，将石墨相氮化碳样品与废水混合，在可见光照射下进行反应。实验结果显示，石墨相氮化碳样品能够有效去除废水中的有机污染物。在二氧化碳还原反应中，石墨相氮化碳样品能够将二氧化碳转化为可燃气体，具有重要的能源转换意义。
5.结论
通过引入金属离子和碳量子点对石墨相氮化碳进行改性，可以显著提高其光催化性能。改性后的石墨相氮化碳在可见光下表现出较高的光催化活性，可应用于水处理和二氧化碳还原等领域。石墨相氮化碳的改性研究有助于推动其在可持续能源领域的应用。
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