介孔g-C3N4包覆ZnO复合光催化剂的制备及光催化稳定性研究

Photocatalytic technology is considered to be one of the most effective ways to solve environmental pollution and energy crisis. ZnO materials, as a kind of high efficient; non-toxic; easy preparation, has received extensive attention in the world. However, photocorrosion significantly limits the applications of ZnO photocatalysts, in order to improve the photocatalytic stability and harness solar energy of ZnO materials, this project puts forward various suggestions with mesoporous graphite-like carbon nitride (mpg-C3N4) coated ZnO to form the core-shell structure ZnO@mpg-C3N4, and study the effect of mesoporous structure, content and thickness of coated mpg-C3N4 on photocatalytic activity and stability of ZnO@mpg-C3N4 composites. Then ZnO@mpg-C3N4/Ag composites were fabricated by added Ag nanoparticles in ZnO@mpg-C3N4 composites. Finally, by compared the microstructure, photocatalytic activity and stability of the composites, it is try to found Zno-base composites with perfect photocatalytic activity and stability.

光催化技术是解决环境污染和能源危机的最有效途径之一。ZnO作为一种高效、廉价、无毒、易制备的光催化材料，已受到国内外学者的广泛关注。但是ZnO在紫外线照射下极易被光腐蚀，这一特点严重阻碍了它的利用，本研究即为针对如何提高ZnO材料的光催化稳定性、有效利用太阳能等问题，设计合成一种由介孔石墨相氮化碳（mpg-C3N4）包覆ZnO所得的核壳结构ZnO@mpg-C3N4复合光催化材料；研究mpg-C3N4的介孔结构、含量以及核壳厚度对ZnO@mpg-C3N4复合物光催化活性和稳定性的影响；然后将Ag纳米颗粒加入ZnO中，然后再用mpg-C3N4对其进行包覆从而制备出ZnO@mpg-C3N4/Ag复合物，最后通过对两种光催化材料的微观结构、光催化活性及稳定性的研究对比，找出一种更高效、更稳定的光催化材料，同时探明影响其催化活性及稳定性的相关因素。

环境污染和能源短缺严重影响现代社会的发展，光催化技术作为一种新型的环保型技术，是解决上述的问题的有效途径之一。ZnO作为一种高的光催化材料，已受到国内外学者的广泛关注。在该项目中，我们主要研究了g-C3N4和Ag纳米颗粒共同修饰ZnO，从而形成ZnO@mpg-C3N4/Ag三元复合光催化剂。在材料设计中，我们主要研究了如何提高g-C3N4的孔隙率以及如何得到水溶性的g-C3N4纳米颗粒或量子点。通过添加可溶性盐，我们发现可溶性盐的添加可以有效提高g-C3N4纳米颗粒的孔隙率，然后通过一定的碱处理，可以得到不同粒径的纳米颗粒。然后我们通过两步法和三步法合成了不同形貌的ZnO@mpg-C3N4/Ag三元复合光催化剂。通过改变添加的Ag和g-C3N4纳米颗粒的浓度，我们发现在添加30%Ag纳米颗粒，添加40%g-C3N4纳米颗粒的情况下，两步法制备的ZnO@mpg-C3N4/Ag具有较高的光催化性能。通过三步法制备的ZnO@mpg-C3N4/Ag中，我们发现Ag和g-C3N4纳米量子点的添加可以提高其光催化效率，特别是在可见光区域的光催化效率，但是三步法制备的样品的产量比较低，这有待于进一步优化实验参数，从而使其可以在工业化中的得到应用。