化学实验:g-C_3N_4/Ag_3VO_4材料的制备及其光催化环境污染物降解的设计

通过水热法合成g-C_3N_4,并使Ag_3VO_4纳米粒子附着在g-C_3N_4表面,形成g-C_3N_4/Ag_3VO_4复合光催化剂,通过两种半导体材料之间的相互协同作用,提高复合材料的光催化性能及其光致稳定性。并通过XRD、TEM、XPS、FT-IR等表征方法对g-C_3N_4/Ag_3VO_4光催化剂进行分析;在可见光下以Rh B(罗丹明B)和MB(亚甲基蓝)为目标污染物,高压汞灯为光源,评估g-C_3N_4/Ag_3VO_4复合光催化剂的性能,并运用XRD、红外、DRS等表征了其结构特征。通过实验可使学生初步了解纳米材料的基本知识,常用的表征分析方法,以及环境污染物降解处理方法。实验内容涵盖材料化学、环境化学、无机材料合成、仪器分析、光催化性能测试等方面。实验内容设置有助于培养学生的科研创造能力。     

Ag/g-C3N4复合光催化材料的研究进展

石墨型氮化碳(g-C_3N_4)和纳米金属银(Ag)都具有良好的可见光吸收性能,在光催化领域有着重要的应用.以g-C_3N_4和纳米Ag构建的复合型光催化材料,既可以克服g-C_3N_4导电性差,光生电子和空穴复合几率高的缺点,又能利用纳米Ag的局域等离子体共振效应进一步拓宽可见光吸收范围,或通过g-C_3N_4和纳米Ag界面处的肖特基势垒抑制光生电子和空穴的复合,从而提高Ag/g-C_3N_4复合材料的光催化性能.文章对近年来Ag/g-C_3N_4复合光催化材料的制备与可见光催化性能研究进展进行综述,并对纳米Ag负载增强g-C_3N_4的光催化性能的机理进行阐述.     

光活性氮化碳的合成及光催化降解罗丹明B的性能研究

本文分别以不同配体三聚氰胺、双氰胺、硫脲、尿素为原料通过高温焙烧法制备了g-C_3N_4,采用XRD、UV-Vis、SEM、FT-IR等手段对合成的g-C3N4样品进行结构表征,并以可溶性染料罗丹明B为目标降解物,考察各种前驱体原料制备出来的g-C_3N_4光催化降解性能.结果表明;以尿素为前驱体原料加热缩聚法制备的g-C_3N_4光催化性能最佳.通过改变溶液初始pH值进行降解罗丹明B性能测试,发现酸性条件有利于g-C_3N_4(尿素)对罗丹明B的吸附和降解.     

Z型结构石墨相氮化碳/铜/氧化亚铜三元复合材料的制备及其光催化性能的研究

采用一种简单的静置合成法制备出Z型g-C_3N_4/Cu/Cu_2O三元复合材料.运用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、紫外—可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)等对其形貌、结构、性能等方面进行表征,并对其光催化降解甲基橙的性能和机理进行研究.结果表明,与单一半导体材料g-C_3N_4、Cu_2O及二元复合材料g-C_3N_4/Cu_2O和Cu/Cu_2O相比,具有Z型结构的g-C_3N_4/Cu/Cu_2O三元复合材料表现出更好的光催化降解性能.     

g-C_3N_4/高岭土复合材料的制备及其光催化性能研究

本文采用插层剥离方法和高温煅烧法合成了片层的高岭土和片状的g-C_3N_4,通过机械研磨法将片层的高岭土与片状的g-C_3N_4复合制备了不同比例的x%g-C_3N_4/高岭土催化剂(x=10、30、50、70、90)。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对复合材料的晶体结构和形貌进行了表征。考察了x%g-C_3N_4/高岭土催化剂光催化降解罗丹明B的性能,结果表明当x=70时,光催化性能最优。酸性条件有利于g-C_3N_4/高岭土对罗丹明B的降解,其中pH=2时效果最佳,5min降解率可达到100%。70%gC_3N_4/高岭土在pH=2时,循环利用5次以上,活性没有下降,说明具有良好的稳定性。     

聚合物碳氮材料的制备及其脱硫性能实验设计北大核心

以尿素、硫脲、二聚氰胺和三聚氰胺为前驱体,采用高温热聚合法制备了不同结晶度的g-C_(3)N_(4)聚合物,运用XRD、FT-IR、SEM和低温N_2吸附-脱附测试对其结构和形貌进行表征和分析。表征结果显示,以三聚氰胺和二聚氰胺为前驱体合成的g-C_(3)N_(4)聚合物的结晶度高,但其形貌表现为致密厚重的块状结构,比表面积小;而以尿素和硫脲热聚合制备的g-C_(3)N_(4)聚合物呈现为疏松片纳米层状形貌,但其结晶度较低。活性测试结果发现,尿素制备的g-C_(3)N_(4)具有最佳的硫脱除率,在210℃时硫收率达到43.0%,分别是以硫脲、三聚氰胺和二聚氰胺合成的g-C_(3)N_(4)的5.1倍、1.9倍和1.4倍。结果表明,g-C_(3)N_(4)独特的纳米筛形貌可以有效地提高催化剂的传质效率并暴露出更多的活性点供反应物接触,明显增强催化剂的选择性氧化脱硫活性。     

不同形貌Ag_3PO_4/Ag/g-C_3N_4的制备及其光解水性能

表面原子结构的改变直接影响催化剂的光催化性能,通过简单的共沉淀方法来控制Ag_3PO_4晶体结构的晶面,制备出{110}晶面的十二面体结构和{111}晶面的四面体结构Ag_3PO_4,然后与g-C3N4复合获得复合光催化剂Ag_3PO_4/Ag/g-C_3N_4.利用透射电镜、扫描电镜、X射线光电子光谱、紫外-可见漫反射光谱仪、表面光电压谱仪分别对样品的晶像组成、微观形貌、吸光度,光电分离能力进行了表征.所制备的催化剂用于光分解水测试,考察了不同晶面光催化剂对光分解水的关系.研究表明:{110}晶面暴露的十二面体结构Ag_3PO_4/Ag/g-C_3N_4表现出更好的光分解水性能.     

二硫化钼纳米片的制备和光催化性能测试研究型实验

设计了二硫化钼纳米片的合成、表征及光催化性能的研究型实验。以钼酸钠和硫脲为原料,硅钨酸、四丁基溴化铵、草酸为添加剂,采用水热法制备了光催化剂二硫化钼纳米片。运用扫描电镜、X射线衍射仪等方法对制备的样品进行了表征和分析,通过光催化性能测试研究制备条件对催化性能的影响。设计实验将材料合成技术、材料表征、催化性能测试等专业知识贯穿起来,培养材料化学专业学生的科研探索精神与创新思维,促进学生专业能力的提高。     

Ag/AgCl/Fe_3O_4复合光催化材料的制备与性能研究——基于大学生创新创业计划项目的实验设计

近年来,银系半导体由于其高效的光催化性能而广受研究者的青睐。本文设计了一个简单的两步法合成Ag/AgCl/Fe_3O_4纳米复合光催化材料的实验,利用XRD和TEM对其结构进行表征,并在可见光照射下通过降解亚甲基蓝(MB)评价其光催化活性。通过本实验,学生可以进一步了解纳米材料的制备方法及其相关表征手段,进一步巩固学生的基础理论知识,提高学生的实验技能与创新能力。     

无机化学实验WO_3/g-C_3N_4杂化材料的制备及其光催化性能

本文设计了一个简单易行的WO3/g-C3N4杂化材料的合成及结构、性能表征实验,即采用煅烧法制备WO3/g-C3N4杂化材料;运用FT-IR、XRD、UV-Vis等表征材料的结构;以亚甲基蓝为模型污染物,考察材料的可见光催化性能,旨在使学生初步了解杂化材料的基本知识、常用的表征分析方法,以及环境污染物光催化降解方法。实验内容涵盖无机化学、材料化学、仪器分析、光催化性能测试等方面,有利于培养学生的探索精神和科研能力。     

水热法合成锐钛矿-TiO_2综合实验设计

以TiCl_4为钛源、NH_3·H_2O为pH值调节剂,通过水热法合成了锐钛矿型二氧化钛(TiO_2)纳米粉末。运用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)精密分析仪器,考察了反应体系的pH值、合成温度和反应时间对合成粉末的形貌和结构的影响;利用紫外-可见分光光度计评估了其光催化降解的性能。综合实验设计结合材料制备﹑表征和性能测试,有助于锻炼学生的综合实践能力,开发学生的创新潜力。     

Bi_2WO_6/g-C_3N_4复合材料对头孢曲松钠的降解作用

采用水热合成法成功制备Bi_2WO_6/g-C_3N_4复合材料,并对其结构及对头孢曲松钠的降解作用进行了深入研究。结果表明,制备的复合材料能充分发挥Bi_2WO_6和g-C_3N_4的协同作用,高效降解水中残留头孢曲松钠,在120 min内可降解约94.5%的头孢曲松钠。对催化机制研究发现,复合材料中空穴(h⁺)起主要催化作用。制备的Bi_2WO_6/g-C_3N_4复合材料在降解水中残余抗生素类有机污染物方面具有潜在的应用价值。     

g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料制备及其降解印染废水研究

分别利用四异丙醇钛、三乙胺和三聚氰胺制备TiO_2和g-C_3N_4,结合两者制备不同复合比与焙烧温度条件下的g-C_3N_4/TiO_2粉体样品,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等研究样品表征。以靛蓝类染料模拟废水、偶氮染料4BS、三苯甲烷类染料模拟废水和某印刷厂排放的印染废水为光催化降解对象,研究样品复合比与焙烧温度、光照时间与强度、印染废水初始化学需氧量(COD)值等因素对印染废水降解、COD去除率以及色度脱色率的影响。研究结果显示:光催化复合材料样品为锐钛矿相和金红石相组成的混合晶型;当样品复合比与焙烧温度分别为1.0和350℃时,光催化降解印染废水效果最好,不仅能够确保COD去除率较为稳定,且具有较高重复利用率和稳定性;光照时间越长、光照强度越高,样品COD去除率与色度脱色率越高,且印染废水初始COD值越高,样品COD去除率越低。     

环境化学实验纳米ZnO的制备及其光催化性能

本文设计了一个简单易行的纳米ZnO的合成及表征分析,运用XRD、红外、DRS等表征了其结构特征。以亚甲基蓝为模型化合物、高压汞灯为光源,探索了其光催化性能。通过实验可使学生初步了解纳米材料的基本知识、常用的表征分析方法,以及环境污染物降解处理方法。实验内容涵盖材料化学、环境化学、无机材料合成、仪器分析、光催化性能测试等方面。实验内容的设置有利于培养学生的探索能力和科研能力。     

高分散纳米BaTiO_3合成及光催化降解罗丹明B综合研究型实验设计

将高分散纳米材料制备技术引入研究型实验教学中,设计了基于简单水热法制备高分散纳米BaTiO3的综合实验,利用X射线衍射、透射电子显微镜等对材料进行组成与结构的表征;并以模拟太阳光下罗丹明B的降解评价其催化活性。该实验包含了纳米材料的制备、光催化、及材料测试表征等知识点,有利于提高学生的综合实践能力,开发学生的创新潜力。     

硫化镉制备及光催化分解水制氢综合实验设计

设计了硫化镉制备及光催化分解水制氢综合实验,该实验涉及催化剂的制备、表征以及光催化性能测试等方面。通过该实验,使学生了解物理化学学科前沿知识,提高学生综合实验能力,培养学生创新能力与科学素养。以典型光催化剂CdS为例,分别以水和乙醇为溶剂,采用化学沉淀法制备CdS。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等手段对CdS进行表征。通过光催化分解水制氢实验,比较采用不同溶剂制备的CdS的光催化性能。结果表明,以乙醇为溶剂合成的CdS光催化性能最佳,产氢效率是以水为溶剂合成CdS的10.97倍。     

LaVO_4:Sm~(3+)的形貌调控与表征的实验设计

介绍一种采用溶剂热法合成制备LaVO_4:Sm~(3+)发光材料的综合性实验,通过加入硼砂等改性剂以及调控溶液的pH值,可以制备多种形貌的La VO_4:Sm~(3+)微粒。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及荧光光谱仪等对其形貌、晶型以及发光性能进行表征。通过实验使学生巩固纳米颗粒的常见合成方法以及表征方法,实验方案简单易行,具有一定的新颖性。通过对微观世界的观察,可以激发学生的科研兴趣,有利于提高学生的独立科研素养以及创新实践技能。     

纳米 Bi2 O3光催化降解三种模拟污染物的动力学研究

用微波辐射法,以五水合硝酸铋和乙二醇为原料,合成了纳米氧化铋（ Bi2 O3）光催化剂。通过XRD、UV、TEM等手段对光催化剂进行了表征。研究了水溶液中Bi2 O3光催化降解有机物的性能;讨论了可见光照射下,模拟污染物的初始浓度对光催化降解速率的影响;得出纳米Bi2 O3对亚甲基蓝、罗丹明B和甲基橙的光催化降解的动力学方程。     

伊利石/纳米TiO_2光催化剂的制备及其降解染料综合实验设计

基于伊利石/纳米TiO_2光催化剂的制备、光催化降解染料性能以及产物结构的表征,设计了一个综合研究性实验。该实验考察了反应体系的温度、时间及纳米TiO_2负载量对降解亚甲基蓝溶液(MB)效果的影响。运用了X-射线衍射(XRD)、X射线荧光衍射(XRF)、扫描电镜(SEM)对原料及反应产物进行了表征;利用紫外-可见分光光度计及光催化反应仪评估了其光催化降解的性能。实践证明,该综合实验对提高学生的学习兴趣,培养学生的创新思维,锻炼学生的综合实践能力有较大的积极作用。     

纳米碳掺杂TiO2的制备、表征及可见光光催化性能实验

结合科研成果,开设了一种简便的纳米碳掺杂TiO2的制备、表征和可见光光催化性能的实验。实验内容涵盖材料化学、无机合成、仪器分析、催化等专业知识,涉及材料和环境等领域。可作为大学化学综合型实验,也可以此为基础升格为大学化学综合创新型实验。