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石墨相氮化碳基异质结光催化剂的制备及光催化性能研究
石墨相氮化碳基异质结光催化剂的制备及光催化性能研究
摘要：石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种非金属的光催化剂，在环境治理和能源转化领域具有广泛的应用前景。然而，g-C3N4在光催化过程中存在着一些限制，如光吸收范围窄、电子-空穴复合速率高等。为了克服这些问题，一种新型的石墨相氮化碳基异质结光催化剂被制备出来。本文通过详细介绍制备方法以及表征手段，对该异质结光催化剂的光催化性能进行了研究，结果表明该异质结光催化剂具有优异的光催化性能，展示出了更广泛的光吸收范围和更高的光催化活性。
关键词：石墨相氮化碳；异质结；光催化剂；光催化性能
1.引言
氮化碳材料作为一种新型的光催化材料，在可见光区域具有较强的光吸收能力和光电转化性能，被广泛研究和应用于环境治理和能源转化领域。然而，传统的g-C3N4材料由于光生成载流子的复合速率高和光响应范围窄的问题，限制了其在实际应用中的进一步发展。因此，结合其他材料形成异质结被认为是改善g-C3N4光催化性能的一种有效策略。
2.实验方法
首先制备g-C3N4材料，采用模板法将尿素通过热聚合反应制备成g-C3N4纳米片。然后，制备g-C3N4基异质结材料，采用水热法将其与其他半导体材料混合，并通过高温处理形成异质结。最后，通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和紫外可见吸收光谱等手段对样品进行表征。
3.结果与讨论
通过实验结果发现，制备得到的g-C3N4基异质结材料具有更广泛的光吸收范围，并且光催化活性明显提高。这是由于异质结的形成使得载流子的分离和传输得到了改善，从而降低了光电复合速率。此外，异质结还可以扩展材料的光响应范围，使其在可见光和紫外光区域都具有较高的光催化活性。
4.结论
本研究成功制备了一种新型的石墨相氮化碳基异质结光催化剂，并对其光催化性能进行了研究。结果表明，该异质结光催化剂具有更广泛的光吸收范围和更高的光催化活性。这一研究为开发高效的光催化材料提供了重要的理论和实验基础，有望在环境治理和能源转化领域产生广泛的应用前景。
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