一步法合成磷掺杂石墨相氮化碳及其光催化性能

来源期刊：无机材料学报2017年第2期

论文作者：徐赞 于薛刚 单妍 刘峰峰 张宪明 陈克正

文章页码：155 - 162

关键词：磷;氮化碳;可见光;光催化;

摘    要：以尿素（CO（NH₂）₂）和磷酸氢二铵（（NH₄）₂HPO₄）作为原料,通过热聚合法制备了磷（P）掺杂石墨相氮化碳（g-C₃N₄）材料（P-CN）。通过X射线衍射、红外光谱、X射线光电子谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外可见漫反射光谱和N2吸附-脱附对样品进行了表面形貌及结构表征,通过对罗丹明B（RhB）的降解实验,研究了样品的可见光催化性能,对其催化机理进行了分析。结果表明,合成过程中磷原子的掺杂会取代g-C₃N₄中的C原子,从而改变g-C₃N₄的表面形貌和电子结构。在可见光条件下,P-CN材料表现出优异的光催化性能,其对Rh B的降解速率明显优于纯氮化碳。其中3%P-CN样品催化活性最高,反应30 min时,RhB降解率达到96.8%。分析认为,P原子对g-C₃N₄中的C原子的取代使P-CN样品表面处于富电子状态,并导致P-CN样品导带位置升高,光电子还原性增强。这些电子与水中的溶解氧形成超氧自由基（·O₂^-）,从而使得光催化性能显著提高。