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将太阳能转化成化学能同时解决能源和水污染问题的光催化技术,是目前最具有发展潜力和产业化前景的治污技术。单一组份光催化材料存在对光利用效率低、驱动力不足及降解物种单一等缺点,难以满足实际应用。g-C3N4量子点具有荧光性能优异、禁带宽度适中、化学活性高及电子结构独特等特点,可大幅度提高半导体对光能的吸收,增加活性位点,改善光生载流子的分离,最终增强半导体的光催化活性。由于原料与制备方法具有多样性,合成的g-C3N4量子点具有不同的物理化学性质。为了构筑高效率的g-C3N4量子点基复合材料,本论文首先合成了五种不同类型的g-C3N4量子点,并考察了其发光中心的形成机理;再将量子点分别与半导体FeOOH、TiO2及Bi2WO6复合,构筑了g-C3N4量子点基复合材料;并通过调控g-C3N4量子点的光学性能、组成及结构,分析其对复合物光降解性能的影响;最后系统地研究了g-C3N4量子点其光催化材料的降解机理。本研究为构筑高性能g-C3N4量子点基复合光催化剂提供理论依据及新思路。具体研究工作有如下几点:(1)采用水热法,以尿素为氮源,分别以柠檬酸钠、柠檬酸及柠檬酸铵为碳源,制备了A、B及C三种g-C3N4量子点;再以单一柠檬酸铵为原料合成了量子点E;最后采用固相法,以巴比妥酸和尿素为原料,制备了量子点L。荧光测试结果表明,A、B、C、E四种量子点的荧光不依赖于激发波长,其发射波长均为440 nm,与氮源、原料比例及量子点粒径无关,说明A、B、C及E四种量子点的荧光结构来源于柠檬酸根的缩合与聚合;当巴比妥酸含量由10%增加到16%时,量子点L的发射波长由376 nm红移至400 nm,并且依赖于激发波长。光催化降解亚甲基蓝的实验结果表明,五种量子点光催化性能与其吡咯N含量成正比。(2)以亚硫酸铁、A量子点与L量子点为原料,采用水解法分别原位构筑了A/FeOOH和L/FeOOH两种新型光芬顿复合材料。SEM结果表明,量子点对FeOOH的形貌有诱导作用,L与FeOOH形成棒状复合物,而A与FeOOH形成带状复合物;XPS及TEM结果说明,g-C3N4量子点成功负载于FeOOH上,并且量子点与FeOOH之间存在电子转移;光催化活性实验结果表明,对有机污染物(如抗生素及芳香烃硝基化合物),两种复合物降解效率在数分钟之内都可达到80%以上;机理研究显示,两种复合物中均以·OH起主要进攻作用,·O2-次之;光电性能测试表明,A与L量子点都能提高FeOOH光生载流子分离和转移的能力。(3)以TiO2为原料,采用水热法,将其与C及E的量子点复合,得到了两种量子点/TiO2复合光催化剂。TEM测试表明,量子点只是负载于TiO2表面,对其晶格无影响;光催化性能实验表明,量子点能增强TiO2的光催化活性,并且使其对有机污染物的降解具有选择性;机理实验表明,与纯TiO2相比,C量子点有利于TiO2产生更多的·O2-,E量子点有助于电子的转移,从而促进TiO2中·OH的生成。(4)以Bi(NO3)3·5H2O、Na2WO4·2H2O、A量子点及g-C3N4纳米片为原材料,采用水热法分别原位构筑了A/Bi2WO6和g-C3N4纳米片/Bi2WO6两种复合物。SEM结果表明,纯Bi2WO6为片状结构,而加入A量子点后,半导体的片状变小,归因于A量子点能阻止晶体生长。加入g-C3N4纳米片后,半导体为紧密块状与花状,归功于g-C3N4纳米片与Bi2WO6之间存在较强的静电引力。机理研究表明,在两种复合光催化体系中,空穴起主要作用;光电实验揭示,与量子点相比,g-C3N4纳米片更能提高Bi2WO6的光生载流子分离与迁移速率,源于两者之间存在电子转移。