碱剥离石墨相氮化碳的光催化性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

石墨相氮化碳(g-C3N4,)自2009年首次被发现在可见光下卓越的产氢性能以来，便作为一种非金属催化剂迅速成为有机污染物降解的研究热点。随着工业的快速发展,能源缺乏和环境污染逐渐成为威胁人类可持续性发展的两大难题，半导体光催化技术由于其能耗低、操作方便、环境友好性，在降解难降解的有机污染物和水净化的先进处理方面发挥着越来越重要的作用，石墨氮化碳（g-C3N4）是一种新型可见光催化剂，不仅具有无金属半导体电子结构，可调的光学和光电化学性质，而且成本低，高化学稳定性，且因其独特的电子结构、优异的热稳定性和可承受性而受到关注。因此本实验探索了一种利用三聚氰胺合成氮化碳材料，原料为原始氮化碳和碱剥离后的氮化碳，探究醇钠剥离的氮化碳材料相对体相氮化碳材料的微观结构有何改变，比较碱剥离的氮化碳和体相氮化碳的光催化效果。

2. 课题关键问题和重难点

1.如何通过三聚氰胺缩聚制备氮化碳，作制备碱剥离的氮化碳。

2.以三聚氰胺为前驱体,借助原料为原始氮化碳和碱剥离后的氮化探究考察醇钠剥离的氮化碳材料相对体相氮化碳材料的微观结构有何改变。

3.剥离完成后，比较碱剥离的氮化碳和体相氮化碳的光催化效果。

3. 国内外研究现状（文献综述）

一．石墨相氮化碳介绍

随着社会经济的发展，人们对美好的生活和环境充满希望。近年来，类石墨氮化碳，由于原料来源丰富、价格相对便宜等特点，在光催化降解有机物的领域极其受欢迎［1 － 3］。liu 等对尿素、硫脲、三聚氰胺和二氰二胺四种前驱体制备 g － c 3 n 4 做了相关研究，表明 4 种不同前驱体有着类似的反应历程。以尿素为前驱体制备 g － c 3 n 4 展现出最优的光学活性和比表面积 ( 82. 5 m 2 / g ) ， 并 在 形 貌 上 有 着 较 多 的 孔 道 结构［4］。mo 等对三聚氰胺、硫脲、尿素制备的 g － c 3 n 4进行表征发现，由于受前驱体的各种影响，如 c、n的原子个数在马弗炉中热聚合时产生的气体也各不一样，因此，得到的产物的性能也各不相同，光催化降解罗丹明 b 的时间对应也不一样［5］。kong 等则关注于 g － c 3 n 4 的热聚合温度，光电性能测试显示，在600 c 条件下材料结晶性能和比表面积最佳［6］。而 ye等将前驱体硝酸活化处理，探究其对材料结构和光催化性能有何影响。其中，3 mol / l hno 3 － g － c 3 n 4 在1 h 内对罗丹明 b 降解率达 99% ，且循环重复实验材料表现出很好的稳定性.

二．光催化性质

4. 研究方案

第一步.纯尿素 g － c 3 n 4 的制备：

纯尿素 g － c 3 n 4 是将尿素在马弗炉中以固体热聚合的方法制得的: 将一定量的原料———尿素，放入坩埚中，盖上坩埚盖。在室温条件下将坩埚放入 550 c的马 弗 炉 中。 升 温 时 间 为 120 min， 升 温 速 率 为4. 58 c / min，并以 550 c 保温煅烧 2 h。待马弗炉恢复至室温时，取出样品即为制备出的 g － c 3 n 4。纯尿素 g － c 3 n 4 是将尿素在马弗炉中以固体热聚合的方法制得的: 将一定量的原料———尿素，放入坩埚中，盖上坩埚盖。在室温条件下将坩埚放入 550 c的马 弗 炉 中。 升 温 时 间 为 120 min， 升 温 速 率 为4. 58 c / min，并以 550 c 保温煅烧 2 h。待马弗炉恢复至室温时，取出样品即为制备出的 g － c 3 n 4

第二部进行碱剥离：

5. 工作计划

12月4日-12月16日：确定毕业论文题目，查阅相关文献并了解实验内容，开始填写任务书。

12月16日-2月3日：初步阅读参考文献，熟悉实验方法并学习实验数据处理，针对问题向指导老师进行咨询请教，审查并确定写作纲要，撰写文献综述，完成开题报告。收集外文资料，完成外文翻译内容。

2月3日-4月28日：在熟悉选题的基础上，依据选题的具体内容，确定实验的具体方案，拟定毕业论文提纲。收集阅读中外文献进一步扎实理论，通过碱剥离石墨相氮化碳的光催化性能进行实验，得出实验数据并对其分析总结。结合实验步骤和实验数据，在导师的指导下进行论文工作和答辩ppt的制作。为答辩做准备。