GQD掺杂的碱剥离g-C3N4复合材料的制备与光催化性能
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中图分类号:

X703;O643.36;O644.1

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国家自然科学基金(21501097);中国气象局青年创新团队项目(2023QN018);江苏省自然科学基金(BK20201389);江苏省高校“青蓝工程”计划(R2018Q03)


Preparation and photocatalytic performance of GQD-doped alkali-exfoliated g-C3N4 composites
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    摘要:

    石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种无金属二维纳米材料在光催化领域具有广阔前景.本文通过叔丁醇钠剥离的方法修饰体相g-C3N4得到碱剥离g-C3N4,调节石墨烯量子点(GQD)投加量,制成不同GQD掺杂的碱剥离g-C3N4复合材料.采用XRD、FT-IR、SEM、UV-Vis、PL等表征手段对系列复合材料的形貌、结构、组成成分进行详细分析,并探究其光降解染料亚甲基蓝的性能.结果表明,与体相g-C3N4相比,通过碱剥离能够缩短载流子的传输距离,同时GQD的引入能有效改善电子-空穴对的复合.当GQD掺杂量为5.0%时,对亚甲基蓝的光催化降解效率达90.9%.此外,通过自由基捕获实验确定光降解中活性组分为·O2-和h+,并提出一种可能的亚甲基蓝光催化机理.

    Abstract:

    Graphitic Carbon Nitride (g-C3N4),as a metal-free two-dimensional nanomaterial,shows broad prospects in photocatalysis.In this study,alkali-exfoliated g-C3N4 was prepared from bulk g-C3N4 via treatment with sodium tert-butoxide.A series of composite materials were then synthesized by tuning the dosage of Graphene Quantum Dot (GQD).The morphology,structure,and composition of these samples were thoroughly characterized by XRD,FT-IR,SEM,UV-Vis,PL,and other techniques,and their photocatalytic performance was evaluated through the degradation of Methylene Blue (MB).The results indicate that,compared with bulk g-C3N4,the alkali-exfoliated samples shorten the carrier transport distance,while the introduction of GQD effectively suppresses the recombination of electron-hole pairs.When the GQD doping amount is 5.0%,the photocatalytic degradation efficiency of MB reaches 90.9%.Furthermore,free radical trapping experiments identify ·O2- and h+ as the main active species,and a possible photocatalytic mechanism for MB degradation is proposed.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

方玲,陈亮,陶涛. GQD掺杂的碱剥离g-C3N4复合材料的制备与光催化性能[J].南京信息工程大学学报(自然科学版),2026,(3):401-410
FANG Ling, CHEN Liang, TAO Tao. Preparation and photocatalytic performance of GQD-doped alkali-exfoliated g-C3N4 composites[J]. Journal of Nanjing University of Information Science & Technology, 2026,(3):401-410

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  • 收稿日期:2024-06-07
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  • 在线发布日期: 2026-06-06
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