项目名称: 二维超薄g-C3N4的合成与表面功能化组装对提高光催化性能的研究

项目编号: No.21461018

项目类型: 地区科学基金项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 段莉梅

作者单位: 内蒙古民族大学

项目金额: 56万元

中文摘要: 二维超薄g-C3N4具有环境友好、组成元素含量丰富和光催化活性的优点,成为无机固态化学研究的焦点,但液相剥离层状g-C3N4的产率低、尺寸小,分散性好、光催化应用难于回收且二维超薄柔性表面和氮杂环没有功能化利用。针对以上问题,本项目拟采用固相高温热膨胀合成技术,包裹和包埋形貌组装及氮杂环对Fe(III)配合物超分子作用的策略来规模化高产率大尺寸合成,在柔性内外表面空间分离地集成磁性和光催化单元及耦合光催化-芬顿效应。研究热膨胀合成关键因素和机理及对形貌、结构和电学性质的影响;研究溶液法组装和静电纺丝组装的关键因素及功能单元对光催化性能的贡献;研究光催化-芬顿耦合过程中配体、过氧化氢和pH的影响,从而获得大尺寸高产率的固相热膨胀合成技术和磁性可回收、光催化活性高且循环稳定的二维超薄g-C3N4集成光催化材料体系和耦合新途径。

中文关键词: 二维超薄g-C3N4;热膨胀;空间分离组装;光催化-芬顿耦合;磁性回收

英文摘要: Two-dimensional ultrathin g-C3N4 has attracted intensive research interests in field of the solid-state chemistry,due to its excellent characteristics of enviromental friendly,earth-abundent building elements and photocatalytic activity. However, production yield of the liquid exfoliation of layerd g-C3N4 is poor,and size of the obtained ultrathin g-C3N4 nanosheets is small.The dispersible small sized nanosheets as photocatalysts are difficult to be recovered. Furthermore,the flexible surface and the heterocyclic nitrogens in the framework are not functionally utilized. Towards these challenges,we attempt to employ the strategies of employing the synthesis of solid-state high temperature thermal expansion, fabricating morphologies of the surface wrapping and the encapsulation by assembly,and the supermolecular forces between the nitrogens and the Fe(III) complex to obtain large sized ultrathin g-C3N4 nanosheets on large-scale with high yield, to integrating space-seperated magnetic components and photocatalytic components on the double interfaces of ultrathin g-C3N4 nanosheets, and coupling the photocatalysis and Fenton reaction. In this proposal,we will investigate the key factors to control the thermal expansion and its effects on the morphology,structure and electrical conductivity of ultrathin g-C3N4 nanosheets. And,we should also study the solution assembly process and electrospun process to determine the key factors, and elucidate the contributions of these functional components on improving the photocatalytic performances. Finally, we need to examine the effects of ligands, pH and hydroperoxide on the coupling of the photocatalysis and Fenton effect. Through these investigations, we aim to obtain solid-state thermal expansion sythesis techniques and magnetically recyclable two-dimensional g-C3N4 integration photocatalysis systems with high photocatalytic activity and stability, and coupling Fenton effects.

英文关键词: Two-dimensional ultrathin g-C3N4;Thermal expansion;Spatial separation and assembly;Photocatalysis-Fenton coupling;Magnetic recycling

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