K^(+)诱导氰基修饰g-C_(3)N_(4)光催化剂的一步合成及性能

摘要

为了提高石墨相氟化碳(g-C_(3)N_(4))的可见光利用率,采用同时加热尿素和氢氧化钾的一步热缩合法制备K^(+)掺杂g-C_(3)N_(4)(CN-K_(x))。XRD、SEM、TEM和EDX图谱分析表明,K^(+)成功地掺杂在g-C_(3)N_(4)上;FTIR和XPS结果证实K^(+)掺杂后g-C_(3)N_(4)表面有氰基生成;PL、EIS和瞬态光电流响应数据表明,掺杂后形成的氰基与K^(+)之间具有协同作用,这有利于光生电子-空穴的分离和转移,提高光催化活性。光降解实验结果表明,优化后的CN-K_(0.009)样品在80 min内能去除100%的罗丹明B (RhB),且RhB的降解速率达0.054 min^(-1),是纯氮化碳的4.2倍(降解速率为0.013 min^(-1));进一步的带隙分析表明,CN-K_(0.009)的带隙从纯氮化碳的2.67 eV缩短到2.59 eV,这是由于K^(+)辅助聚合的作用增强了可见光吸收和载流子传输。动力学研究结果表明,超氧自由基和空穴(h^(+))主导了RhB氧化过程。另外,CN-K_(0.009)同样能高效降解其他有机污染物,比如碱性品红(91.7%)、刚果红(85.7%)和四环素(74%)。