二维红碳-石墨相氮化碳复合光催化剂对水中污染物的光催化降解研究

摘要

通过回流法制备二维红碳材料（RC）,并与石墨相氮化碳（g-C₃N₄）通过简单的机械搅拌结合，得到一种新型复合材料光催化剂（RCCN）。RCCN呈现典型二维片层结构，且相对于g-C₃N₄有着更低的载流子复合率和电荷转移电阻。因此，在模拟太阳光下照射下，复合材料表现出优异的光催化活性，有机物降解反应的最高表观动力学常数(0.038 6 min^-1)是g-C₃N₄的两倍多。自由基淬灭实验和电子顺磁共振谱均显示，复合后的材料在光照激发后能产生更多活性自由基，参与有机物氧化降解。结合电子转移路线可知，g-C₃N₄与RC之间形成了一个低电阻通道，使电子可定向地从g-C₃N₄的导带转移到RC的价带，即光诱导电荷按照典型的Z型异质结构进行转移。因此，载流子复合率的降低和活性物质的增加，大大提升了材料的光催化活性，为水中污染物净化提供了新的思路。

关键词

二维红碳 / 石墨相氮化碳 / 光催化 / Z型异质结

基金资助

国家自然科学基金项目(52002198); 青岛市自然科学基金项目(24-4-4-zrjj-178-jch)资助