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S掺杂石墨型氮化碳的制备及光催化性能研究
制备和光催化性能研究
摘要：
石墨型氮化碳（g-C3N4）是一种具有良好光催化性能的半导体材料，在环境污染治理等领域具有重要的应用潜力。本研究以尿素为原料通过简单的热转化法制备了S掺杂的g-C3N4材料，并对其光催化性能进行了研究。结果表明，S掺杂能够显著提高g-C3N4的光催化活性，并且通过优化S掺杂量和反应条件，可以进一步提高其性能。本研究为制备高效的光催化材料提供了新的思路和方法。
关键词：石墨型氮化碳；S掺杂；光催化性能
1.引言
随着环境污染问题日益加重，寻找高效、环保的污染物处理技术成为了当今的研究热点。光催化技术因其无需外加化学物品、低能耗、高效率等优点而备受关注。石墨型氮化碳（g-C3N4）作为一种新型的光催化材料，具有良好的光催化性能，并且可用于降解有机污染物和光解水制氢等方面。然而，g-C3N4的光催化性能受到其本身的光吸收能力和电子传输性能的限制，因此，寻找方法改善其光催化性能是很有意义的。
S元素是一种常见的掺杂元素，在半导体材料中可以调节其电子结构和光吸收性能。此外，S掺杂还可以增强材料的光生电子-空穴对的分离效果，从而提高光催化活性。因此，将S掺杂到g-C3N4中，有望改善其光催化性能。
本研究以尿素为原料，通过简单的热转化法制备了S掺杂的g-C3N4材料，并采用一系列表征技术对其进行了表征。通过调节不同的制备条件和S掺杂量，研究了S掺杂对g-C3N4光催化性能的影响。最后，通过对甲基橙溶液的光催化降解实验，评估了S掺杂g-C3N4材料的光催化活性。
2.实验部分
2.1材料制备
将尿素在空气中热转化得到g-C3N4材料。然后将S溶液加入到g-C3N4的乙醇溶液中，在60°C下搅拌4小时，最后通过离心和干燥得到S掺杂g-C3N4材料。
2.2材料表征
利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和紫外可见漫反射光谱（UV-visDRS）等技术对所得样品进行表征。
2.3光催化性能测试
以甲基橙为模型污染物，通过光催化降解实验评估样品的光催化活性。将一定浓度的甲基橙溶液与样品置于光照条件下，通过检测溶液中甲基橙的降解率来评估样品的光催化活性。
3.结果与讨论
通过SEM观察，发现S掺杂后的g-C3N4表面呈现出更为均匀的颗粒分布。XRD结果显示，S掺杂并未改变g-C3N4的晶体结构。而UV-visDRS结果显示，S掺杂能够对g-C3N4进行有效的光吸收增强，使其在可见光区域具有更高的光催化活性。
光催化降解实验结果表明，S掺杂能够显著提高g-C3N4的光催化降解活性，且S掺杂量为1%时呈现最佳催化活性。此外，通过调节反应条件如温度、反应时间等，可以进一步优化催化性能。
4.结论
本研究通过简单的热转化法制备了S掺杂的g-C3N4材料，并对其光催化性能进行了研究。结果表明，S掺杂能够显著提高g-C3N4的光催化活性。通过优化S掺杂量和反应条件，可进一步提高光催化性能。这一研究为制备高效的光催化材料提供了新的思路和方法，具有重要的应用潜力。
参考文献：
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