功能化磁性石墨相氮化碳的制備及其光催化性能的研究

功能化磁性石墨相氮化碳的制備及其光催化性能的研究功能化磁性石墨相氮化碳的制備及其光催化性能的研究

摘要：石墨相氮化碳（graphiticcarbonnitride，g-CNx）是一種新型的二維材料，具有優(yōu)異的光催化性能。然而，g-CNx的光催化活性和磁性較弱，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。為了改善其光催化性能和引入磁性特性，本研究通過一種簡單有效的方法，將Fe3O4磁性納米顆粒引入g-CNx中，制備了功能化磁性石墨相氮化碳材料，并對其光催化性能進行了研究。

1.引言

光催化技術(shù)是一種環(huán)境友好的能源轉(zhuǎn)換和環(huán)境凈化方法，已成為當前研究的熱點。石墨相氮化碳作為一種新型的可見光催化劑，因其天然豐富、低成本和良好的光催化性能而備受關(guān)注。然而，g-CNx的光催化活性相對較低，限制了其在實際應(yīng)用中的發(fā)展。

2.實驗方法

首先，采用熱聚合物方法在氮氣氣氛下合成了g-CNx材料。然后，將Fe3O4納米顆粒通過簡單的化學(xué)共沉淀法引入g-CNx材料中。最后，通過X射線衍射、掃描電鏡和透射電鏡對樣品的結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征。

3.結(jié)果和討論

實驗結(jié)果表明，成功合成了功能化磁性石墨相氮化碳材料。X射線衍射圖譜顯示，材料的結(jié)構(gòu)無明顯改變，但出現(xiàn)了新的特征峰。掃描電鏡和透射電鏡圖像顯示，F(xiàn)e3O4納米顆粒均勻分散在g-CNx材料中，使其具有磁性特性。此外，光催化性能測試結(jié)果顯示，功能化磁性石墨相氮化碳材料的光催化活性顯著提高。這可能是由于Fe3O4納米顆粒的引入增強了光吸收和電子傳輸能力。

4.結(jié)論

本研究成功制備了功能化磁性石墨相氮化碳材料，并對其光催化性能進行了初步研究。引入Fe3O4納米顆粒后，材料的光催化活性明顯提高。這種功能化磁性石墨相氮化碳材料具有良好的應(yīng)用前景，在環(huán)境凈化和光催化反應(yīng)中具有重要的潛力。

關(guān)鍵詞：石墨相氮化碳，功能化，光催化性能，磁性，F(xiàn)e3O4

Abstract:Graphiticcarbonnitride(g-CNx)isanoveltwo-dimensionalmaterialwithexcellentphotocatalyticproperties.However,thephotocatalyticactivityandmagneticpropertiesofg-CNxarerelativelyweak,limitingitspotentialapplications.Toimprovethephotocatalyticperformanceandintroducemagneticproperties,thisstudyusedasimpleandeffectivemethodtoincorporateFe3O4magneticnanoparticlesintog-CNx,resultinginfunctionalizedmagneticgraphiticcarbonnitridematerials.Thephotocatalyticpropertiesoftheobtainedmaterialwereinvestigated.

1.Introduction

Photocatalytictechnologyisanenvironmentallyfriendlymethodforenergyconversionandenvironmentalpurification,andhasbecomeahotresearchtopic.Graphiticcarbonnitrideisanewvisiblelightphotocatalyst,whichhasattractedattentionduetoitsnaturalabundance,lowcost,andgoodphotocatalyticperformance.However,thephotocatalyticactivityofg-CNxisrelativelylow,limitingitspracticalapplications.

2.ExperimentalMethods

First,g-CNxmaterialwassynthesizedviathermalpolymerizationunderanitrogenatmosphere.Then,Fe3O4nanoparticleswereintroducedintog-CNxthroughasimplechemicalco-precipitationmethod.Finally,thestructureandmorphologyofthesampleswerecharacterizedbyX-raydiffraction,scanningelectronmicroscopy,andtransmissionelectronmicroscopy.

3.ResultsandDiscussion

Theexperimentalresultsdemonstratedthesuccessfulsynthesisoffunctionalizedmagneticgraphiticcarbonnitridematerials.X-raydiffractionpatternsshowednosignificantchangesinthematerial'sstructure,butnewcharacteristicpeaksappeared.ScanningelectronmicroscopyandtransmissionelectronmicroscopyimagesrevealedthatFe3O4nanoparticleswereuniformlydispersedintheg-CNxmaterial,givingitmagneticproperties.Furthermore,thephotocatalyticperformancetestresultsshowedasignificantimprovementinthephotocatalyticactivityofthefunctionalizedmagneticgraphiticcarbonnitridematerials.ThismaybeattributedtotheenhancedlightabsorptionandelectrontransferabilitycontributedbytheintroductionofFe3O4nanoparticles.

4.Conclusion

Inthisstudy,functionalizedmagneticgraphiticcarbonnitridematerialsweresuccessfullyprepared,andtheirphotocatalyticperformancewasinvestigated.TheintroductionofFe3O4nanoparticlessignificantlyimprovedthephotocatalyticactivityofthematerials.Thisfunctionalizedmagneticgraphiticcarbonnitridematerialhasgreatpotentialforapplicationsinenvironmentalpurificationandphotocatalyticreactions.

Keywords:graphiticcarbonnitride,functionalized,photocatalyticperformance,magnetic,Fe3O綜上所述，本研究成