【正文】 17 從圖中我們可以看到，反應(yīng) 1 小時與反應(yīng) 小時所測得曲線基本重疊，這表明在反應(yīng) 小時到 1 小時之間，吸附已經(jīng)達到平衡。 由此我們得到結(jié)論，甲基橙的吸附時間甲基橙吸附平衡時間大于 30分鐘， 1 個小時左右才能平衡，而亞甲基藍與羅丹明 B 在 30 分鐘內(nèi)就能夠達到吸附平衡。因此，向三種各 100ml 的有機染料中分別加入 2g 的純 gC3N4，通過磁力攪拌器攪拌均勻后置于避光處，待其各自吸附平衡后，用功率為 250W 的自鎮(zhèn)流汞燈作為光源，對三種液體進行光照，讓其發(fā)生光催化反應(yīng)，從開始光照時記為 0h，然后每隔半小時，取一定量的溶液放于離心機中轉(zhuǎn)速為 6000r/min 離心 5 分鐘后取其中部液體，用 UV1700 紫外可見分光光度計研究其光降解性能。催化劑的光催化降解效果可以通過有機染料的降解率變化來直觀的分析。 第 2章 合成方法及溫度對 NiSgC3N4光催化活性的影響 第 19 頁 19 400 500 600 700 800 900 0h 1h 2h 3h Wavele ngth (nm)(a)400 500 600 700 800 900 0h 1h 2h 3h Wavele ngth (nm)(b)400 500 600 700 800 900 0h 1h 3h Wavele ngth (nm)(c) （ a）甲基橙（ b）羅丹明 B （ c）亞甲基藍 圖 三種有機染料的可見吸光度 波長曲線 從圖中我們看到甲基橙、羅丹明 B、亞甲基藍的降解率分別為 %、31%和 %。因此，對其改性之后若使用甲基橙作為目標反應(yīng)物，并不會有太大的變化，并沒有有很大的可提高的空間。 本實驗又對降解率最低的羅丹明 B 做了對比實驗，向其中分別加入了純 gC3N4和摻雜 %硫化鎳的 NiSgC3N4進行光催化實驗進行降解，反應(yīng)結(jié)果如圖 ： 第 2章 合成方法及溫度對 NiSgC3N4光催化活性的影響 第 20 頁 20 400 500 600 700 800 900Wav el en gt h (n m) intensity(a.u.)0 h1 h2 h3 h(a)400 500 600 700 800 900Wav el en gt h (n m) intensity(a.u.)0 h1 h2 h3 h(b) （ a）純 gC3N4（ b）摻雜 %硫化鎳的 NiSgC3N4 圖 羅丹明 B 可見吸光度 波長曲線 如圖所示，純 gC3N4和摻雜 %硫化鎳的 NiSgC3N4所測得的曲線并沒有什么區(qū)別，因此降解羅丹明 B 也無法表征改性之后 gC3N4的光催化活性有何變化。 不同煅燒溫度下水熱法合成 NiSgC3N4 樣品的制備 所謂水熱法又稱為熱液法，屬于液相反應(yīng)制備光催化劑方法中的一種，此方法以均相的溶液為出發(fā)點，通過各種化學(xué)反應(yīng)，生成所需要的物質(zhì)，然后溶質(zhì)溶液分離，經(jīng)過熱解及干燥后，獲得納米的光催化劑顆粒。 圖 水熱法制備 NiSgC3N4 技術(shù)路線 如圖所示，首先在馬弗爐中加熱三聚氰胺得到 gC3N4催化劑，將 5g三聚氰胺樣品放入氧化鋁坩鍋中，以 10℃ min1的速率加熱到 520℃ ，并第 2章 合成方法及溫度對 NiSgC3N4光催化活性的影響 第 21 頁 21 在此溫度下保溫 4 個小時。然后，放置于 60℃ 的烘箱中烘干，烘干后將其在放置于馬弗爐中分別在 300℃ 和 450℃ 下煅燒一小時后，冷卻后收集產(chǎn)品并研磨成粉體，用于后續(xù)的光催化實驗 樣品的表征 樣品的結(jié)構(gòu)通過 X 射線衍射儀測試（ XRD， Bruker D8 Advance Xray），用 CuKa 發(fā)射源掃描速率為 4176。通過 SEM 來觀測 300℃ 與 450℃ 所得樣品的微觀形貌。本實驗所用光源為功率為 250W 的自鎮(zhèn)流汞燈，光催化實驗時，將在 450℃ 和 300℃ 下煅燒所得的樣品各稱取 100ml濃度為 10mgL1的亞甲基藍中。每隔半個小時，吸取一定量的溶液離心去除催化劑顆粒，用 UV1700 表征亞甲基藍溶液的降解速率。在 176。而另外一矮峰則為硫化鎳，但從圖中看出300℃ 與 450℃ 下所得樣品的其衍射峰值并沒有明顯變化。 第 2章 合成方法及溫度對 NiSgC3N4光催化活性的影響 第 22 頁 22 10 20 30 40 502 ? (Deg ree)450 ℃ 300 ℃g C3N4Ni S 圖 300℃ 與 450℃ 煅燒所得 NiSgC3N4 樣品 XRD 譜圖 即煅燒溫度對水熱合成 NiSgC3N4的光催化活性沒有太大影響而圖 更加證實了上述所得的結(jié)論，圖中可看到經(jīng)過 300℃ 煅燒得到的NiSgC3N4樣品其降解率與 450℃ 煅燒所得樣品的降解率沒有顯著的變化。如圖 所示： 第 2章 合成方法及溫度對 NiSgC3N4光催化活性的影響 第 23 頁 23 （ a） 300℃ （ b） 450℃ 圖 300℃ 與 450℃ 煅燒所得 NiSgC3N4 樣品 SEM 圖 不同煅燒溫度下研磨法合成 NiSgC3N4 樣品的制備 研磨法就是先將 gC3N4與 NiS 分別合成然后再混合研磨獲得NiSgC3N4樣品，如圖 所示為研磨法的技術(shù)路線： 圖 不同煅燒溫度下研磨法合成 NiSgC3N4 技術(shù)路線 如圖中所示，在馬弗爐中加熱三聚氰胺得到 gC3N4催化劑，將 5g三聚氰胺樣品放入氧化鋁坩鍋中，以 10℃ min1的速率加熱到 520℃ ，并在此溫度下保溫 4 個小時。然后，放置于 60℃ 的烘箱中烘干，烘干后收集產(chǎn)品并研磨成粉體，然后將兩種粉末混合研磨 30 分鐘后，將其在放置于馬弗爐中分別在300℃ 和 450℃ 下煅燒一小時后，冷卻后收集產(chǎn)品并研磨成粉體，用于后續(xù)的光催化實驗。/min，加速電壓為 40KV，工作電流為 40mA。 樣品的光催化活性測試 所得樣品的光催化活性測試是在可見光照射下，光催化降解亞甲基藍實驗。照射前，溶液在暗處攪拌 30min，使其達到吸附平衡。 結(jié)果討論 如圖 所示，如上一實驗相同 NiSgC3N4的 XRD 圖譜， gC3N4的 XRD 結(jié)構(gòu)與標準卡片 (JCPDS 871526)相符合。有一明顯的衍射峰，對應(yīng)著 gC3N4樣品的 (0 0 2) 晶面。如上一實驗結(jié)論一致，煅燒溫度對研磨法合成的 NiSgC3N4的結(jié)構(gòu)以及其晶體的結(jié)晶沒有明顯的影響。 400 500 600 700 800 900Wav el en gt h (n m) intensity(a.u.)0 h1 h2 h3 h(a)400 500 600 700 800 900Wav el en gt h (n m) intensity(a.u.)0 h1 h2 h3 h( b ) (a) 300℃ (b) 450℃ 圖 300℃ 與 450℃ 煅燒所得 NiSgC3N4 樣品對亞甲基藍的 降解譜圖 而二者的 SEM 圖顯示其微觀形貌并無差別，如圖 所示： 第 2章 合成方法及溫度對 NiSgC3N4光催化活性的影響 第 26 頁 26 （ a） 300℃ (b) 450℃ 圖 300℃ 與 450℃ 煅燒所得 NiSgC3N4 樣品 合成方法的改進以及光催化活性的測試 由于上述的兩種合成方法，改變其煅燒溫度對其光催化活性都無顯著的變化，并且兩種合成方法的降解率相差不大，也無明顯的差距。使其合成出的 NiSgC3N4的光催化活性優(yōu)于前兩種。在此我們提出了一種新的合成方法。 圖 改進的合成 NiSgC3N4 的技術(shù)路線 (a) (b) (a) 第 2章 合成方法及溫度對 NiSgC3N4光催化活性的影響 第 27 頁 27 本實驗先用硫脲、乙二醇和硝酸鎳三種物質(zhì)混合后轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，放置在 180℃ 的烘箱中保溫 24 小時，關(guān)閉烘箱自然冷卻到室溫，打開反應(yīng)釜將得到的產(chǎn)物經(jīng)過兩次去離子水、一次乙醇超聲洗滌、離心。即添加至 5g 三聚氰胺樣品中，然后放入氧化鋁坩鍋中，以 10℃ min1的速率加熱到 520℃ ，并在此溫度下保溫 4 個小時。 CuKa 作為發(fā)射源，掃描速率為 4176。場發(fā)射的掃描電鏡 (FESEM，加速電壓 10KV)研究樣品的形貌。照射前，溶液在暗處攪拌 30min，使其達到吸附平衡。 結(jié)果與討論 如圖 所示為 %硫化鎳 NiSgC3N4與純 gC3N4的 XRD 譜圖，gC3N4的 XRD 結(jié)構(gòu)與標準卡片 (JCPDS 871526)相符合。有一明顯的衍射峰，對應(yīng)著 gC3N4樣品的 (0 0 2) 晶面。少量的硫化鎳高度分散在樣品中，使得 XRD 譜圖中沒有檢測到 S第 2章 合成方法及溫度對 NiSgC3N4光催化活性的影響 第 28 頁 28 與 Ni 元素的存在。 10 20 30 40 50 A % 0 圖 %硫化鎳 NiSgC3N4 與純 gC3N4 的 XRD 譜圖 （ a） % （ b）純 gC3N4 圖 %硫化鎳的 NiSgC3N4 與純 gC3N4SEM 譜圖 向 100ml 亞甲基藍中分別加入 的純 gC3N4和 的NiSgC3N4，通過磁力攪拌器攪拌均勻后置于避光處，待其各自吸附平衡后，用功率為 250W 的自鎮(zhèn)流汞燈作為光源，對其進行關(guān)照，讓其發(fā)(a) (b) 第 2章 合成方法及溫度對 NiSgC3N4光催化活性的影響 第 29 頁 29 生光催化反應(yīng)，從開始光照時記為 0h，然后每隔半小時，取一定量的溶液放于離心機中轉(zhuǎn)速為 6000r/min 離心 5 分鐘后取其中部液體，總共反應(yīng)3 小時，用 UV1700 紫外可見分光光度計研究其光降解性能。 第 3章 改變摻雜量對 NiSgC3N4光催化活性的影響 第 30頁 30 第 3章 改變摻雜量對 NiSgC3N4 光催化活性的影響 樣品的表征 使用 XRD 對不同摻雜量的 NiSgC3N4復(fù)合樣品進行晶體結(jié)構(gòu)的測試。min1，加速電壓和工作電流分別為 40kV 和 40mA。 不同摻雜量的 NiSgC3N4的光催化性能的對比 本實驗先用硫脲、乙二醇和硝酸鎳三種物質(zhì)混合后轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，放置在 180℃ 的烘箱中保溫 24 小時，關(guān)閉烘箱自然冷卻到室溫，打開反應(yīng)釜將得到的產(chǎn)物經(jīng)過兩次去離子水、一次乙醇超聲洗滌、離心。即添加至 5g 三聚氰胺樣品中，然后放入氧化鋁坩鍋中，以 10℃ min1的速率加熱到 520℃ ，并在此溫度下保溫 4 個小時后得到了摻雜量分別為 0、 、 、 、 、 wt%的 NiSgC3N4光催化劑，這六種不同摻雜量的 NiSgC3N4 光催化劑分別在功率為 250W 的自鎮(zhèn)流汞燈的照射下，進行光催化降解反應(yīng)。 結(jié)果與討論 通過 XRD 測試這六種摻雜量的 NiSgC3N4光催化劑的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)最開始時，由于硫化鎳的含量較低并且高度分散于樣品中，所以只在 第 3章 改變摻雜量對 NiSgC3N4光催化活性的影響 第 31頁 31 176。而隨著硫化鎳摻雜量的增加，發(fā)現(xiàn)有一個矮峰出現(xiàn)，并且隨著硫化鎳含量的增加，176。引入硫化鎳后， NiSgC3N4復(fù)合樣品顯示出和純 gC3N4樣品相似的晶體結(jié)構(gòu)和微觀形貌。 400 500 600 700 800 900 0h 1h 3h Wavele ngth (nm)(a)400 500 600 700 800 Wavele ngth (nm) 0h 1h 2h 3h(b) （ a）純 gC3N4 （ b）摻雜 %的 NiSgC3N4 圖 可見光照射下純 gC3N4 與摻雜 %的 NiSgC3N4 對亞甲基藍的降解 第 3章 改變摻雜量對 NiSgC3N4光催化活性的影響 第 34頁 34 機理研究 在可見光下， NiSgC3N4顯示了良好降解亞甲基藍有機污染物性能。這個機理對新復(fù)合材料的合成有促進作用。 gC3N4在可見光的照射下有光解水和降解有機物的能力。gC3N4導(dǎo)帶的位置比 NiS 導(dǎo)帶的位置負。當整個體系在可見光的照射下，電子從 gC3N4價帶激發(fā)到導(dǎo)帶，留空穴在價帶。電子空穴對有效分離