类石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种非金属半导体材料,具有稳定的物理化学性质、良好的可见光响应能力、廉价易得等诸多优点,被广泛应用于低浓度氮氧化物(NOx)去除的研究。然而g-C3N4的大量团聚导致其比表面积减小,从而影响光催化效率;同时粉体g-C3N4易散失、难回收等问题难以满足实际应用。为实现g-C3N4的固定并增强其光催化活性,采用浸渍法构建了 g-C3N4/Ni-foam整体式光催化剂。g-C3N4/Ni-foam经60小时持续空气流直吹后,g-C3N4质量损失率仅为6.4%,表明g-C3N4能牢固负载于Ni-foam的表面。同时,g-C3N4/Ni-foam对NO的去除率是粉体g-C3N4的1.9倍,表明Ni-foam的引入能明显增强g-C3N4的光催化活性。然而,由于g-C3N4氧化能力不足导致大量毒副产物(N02)生成。为抑制光氧化NO过程中N02的生成,采用水热法原位构建了 α-Ni(OH)2/Ni-foam整体式光催化剂。密度泛函理论和实验互相证明:在α-Ni(OH)2的价带(VB)与导带(CB)之间存在由Ni 3d轨道构成的能级并充当电子传输的桥梁(VB→Ni 3d→CB),使得α-Ni(OH)2具有可见光响应能力。同时,光催化活性测试表明α-Ni(OH)2对NO的去除率为21.2%且无N02生成(-1.2%)。这归因于α-Ni(OH)2中的H原子对O2分子的活化,以及光氧化NO过程中生成的NO+促进了 N02向终产物的转化。此外,α-Ni(OH)2/Ni-foam对NO的去除率是α-Ni(OH)的3.2倍。基于对g-C3N4和α-Ni(OH)2的研究,采用水热法成功构建了 g-C3N4/α-Ni(OH)2复合光催化剂。α-Ni(OH)2的引入有助于扩大比表面积、降低光生载流子复合率,从而提高NO的去除率(50.1%)且无N02的生成(-0.5%)。同时,结合XPS价带谱等表征探索了 g-C3N4/α-Ni(OH)2为Z型异质结,借助原位红外光谱说明了 g-C3N4/α-Ni(OH)2具有较强的氧化能力。此外,g-C3N4/α-Ni(OH)2@Ni-foam 对 NO 的去除率是 g-C3N4/α-Ni(OH)2的1.3倍。将g-C3N4、α-Ni(OH)2以及g-C3N4/α-Ni(OH)2固定于Ni-foam上,都能明显提高光催化活性和稳定性。一是多孔的Ni-foam可以明显提高粉体光催化剂的分散度,有助于NO在催化剂表面的吸附以及为光催化反应提供了更多的反应活性位点;二是Ni-foam良好的导电性有助于催化剂中光生电子向Ni-foam转移,从而提升光生载流子的分离效率。本论文为粉体光催化剂的性能提升和实际应用提供了一种新思路。