石墨相氨化碳(g-C3N4)是近年來(lái)快速發(fā)展的一種新型光催化劑，被廣泛應(yīng)用于光催化降解污染物、光催化分解水產(chǎn)氧、光催化還原CO2、光催化有機(jī)合成和光催化殺菌等領(lǐng)域。2009年，Wang報(bào)道g-C3N4,在可見(jiàn)光及犧牲劑存在條件下能夠光催化分解水，分別制備氫氣和氧氣，自此，g-C3N4基光催化材料迅速成為光催化領(lǐng)域的一種常用半導(dǎo)體材料。g-C3N4的歷史可以追溯到19世紀(jì)30年代由Berzelius 和Liebig 發(fā)現(xiàn)的一種均三嗪類(lèi)線性聚合物,名為 melon,實(shí)為氮化碳高分子衍生物。1922年,Franklin]以 Hg(CN)?和 Hg(SCN) ?,等為前驅(qū)體，通過(guò)熱解過(guò)程制備出一種無(wú)定形的氮化碳。1989年，Liu和Cohen通過(guò)理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)奧爾發(fā)-C3N4是一種超硬材料，其硬度與金剛石相當(dāng)，且具有良好的導(dǎo)熱性能。

      1996年，Teter和Hemley利用第一性原理對(duì)C;N4的結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)性的計(jì)算分析，提出a相、B相、c相(立方相)、p相(準(zhǔn)立方)和g相(石墨相)五種相結(jié)構(gòu)，其中前四種均為具有良好化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的超硬材料，而g-C3N4則是常溫常壓下穩(wěn)定的軟質(zhì)相。直到2006年，g-C3N4才被逐漸應(yīng)用于多相催化領(lǐng)域。研究者們通常出道認(rèn)為 g-C3N4是一種以七嗪環(huán)(C6N7)為結(jié)構(gòu)單元的二維聚合物，如圖3-1所示。

                                                                                                                                             g-C3N4,的基本性質(zhì)和制備方法

      作為一種聚合物豐導(dǎo)體，作為一種聚合物半導(dǎo)體，g-C3N4:具有諸多特點(diǎn)。其帶隙約為2.7eV，導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂位置分別在-1.1V和+16V(VS.NHE)左右，因此可以作為可見(jiàn)光光催化劑應(yīng)用于很多光催化反應(yīng)中110.1。其導(dǎo)帶底位置較水的還原電勢(shì)更負(fù)，也較CO2轉(zhuǎn)化為碳燃料的還原電勢(shì)更負(fù)，因此在制備太陽(yáng)燃料方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。g-C3N4分子結(jié)構(gòu)中含有類(lèi)芳烴結(jié)構(gòu)的 C-N雜環(huán),因而具有良好的熱穩(wěn)定性,在空氣中600℃下仍然可以穩(wěn)定存在。g-C3N4具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在水、乙醇、N N二甲基甲酰胺、四氫呋喃、甲苯及稀的酸、堿等多種溶劑中均可穩(wěn)定存在。由于具有類(lèi)似于石墨的層狀結(jié)構(gòu)，理想單層結(jié)構(gòu)的g-C3N4的比表面積理論值可高達(dá) 2500m2.g-1。g-C3N4,制備成本較低，且其僅含有碳和氮這兩種地球上含量豐富的元素,因此可以通過(guò)簡(jiǎn)單方法對(duì)其組成進(jìn)行微調(diào)。此外，8-C3N 的聚合物屬性不僅使其在分子水平上的改性和表面功能化更加容易,也使其物理結(jié)構(gòu)具有充分的柔性，可以作為較好的載體負(fù)載各種無(wú)機(jī)納米粒子，有利于g-CN4基復(fù)合材料的制備。聚合物氮化碳可以通過(guò)熱縮聚一些低成本的富氮前驅(qū)體來(lái)簡(jiǎn)單地制備，這些前驅(qū)體包括但不局限于氰胺、雙氰胺、三聚氰胺、硫脲和尿素等，如圖 3-2和表 3-1所示。

      此外，也有少量的研究報(bào)道用電化學(xué)沉積法和溶劑熱法制備 g-C3N4。然而，用傳統(tǒng)方法制備的氮化碳材料通常光催化效率較低。半導(dǎo)體的光生電子和空穴的復(fù)合過(guò)程(約為 10-9s)比表面催化反應(yīng)過(guò)程(10-8~10-1s)要快得多，這就導(dǎo)致大多數(shù)載流子被浪費(fèi)，從而降低太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率。因此，構(gòu)建復(fù)合光催化劑對(duì)于改善氮化碳材料的電荷分離和擴(kuò)展其光吸收能力具有重要的意義。同時(shí)，反應(yīng)物分子或離子的吸附和活化以及產(chǎn)物分子的脫附是影響表面催化過(guò)程的關(guān)鍵因素,故還需要通過(guò)有效的策略來(lái)改進(jìn)光催化劑的表面性質(zhì)，促進(jìn)表面催化反應(yīng)。

產(chǎn)品展示

      鑫視科shinsco是為研究和開(kāi)發(fā)催化劑、新化工工藝而設(shè)計(jì)和制造試驗(yàn)裝置的專(zhuān)業(yè)公司。主要業(yè)務(wù)包括微反、小試、中試、模擬和化工試驗(yàn)裝置。主要服務(wù)對(duì)象為石油、石化、化工、煤化工、能源環(huán)保和醫(yī)藥等行業(yè)的研究機(jī)構(gòu)。裝置生產(chǎn)形式是根據(jù)客戶(hù)的特定需求而進(jìn)行的非標(biāo)定制。

      鑫視科shinsco主要產(chǎn)品為：催化劑評(píng)價(jià)裝置、多通道固定床反應(yīng)器、高通量催化劑評(píng)價(jià)裝置、實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)裝置、催化裂化試驗(yàn)裝置、煤化工裝置、加氫脫氫試驗(yàn)裝置、蒸餾吸籌抽提裝置、聚合裝置、環(huán)保裝置、釜式反應(yīng)裝置、費(fèi)托合成裝置、甲烷化裝置等。