第1章 g-C3N4的基本性质及应用 1
1.1 光催化技术简介 1
1.1.1 光催化基本原理 1
1.1.2 光催化剂的研究进展 2
1.1.3 g-C3N4光催化影响因素 3
1.1.4 g-C3N4的改性方法 4
1.2 g-C3N4的物理化学性质 6
1.2.1 g -C3N4光催化剂的结构 6
1.2.2 能带结构 6
1.2.3 热稳定性和化学稳定性 8
1.2.4 光学性质 8
1.3 g-C 3N4的制备方法 10
1.3.1 热聚合法 10
1.3.2 固相反应法 10
1.3.3 电化学沉积 10
1.3.4 溶剂热法 11
1.4 g-C3N4的性质表征 11
1.4.1 晶体和微结构 11
1.4.2 比表面积和孔结构 11
1.4.3 热重-差示扫描量热法 12
1.4.4 化学组成 12
1.4.5 光学性质 12
1.4.6 光电流和阻抗谱 13
1.4.7 电子自旋共振 13
1.4.8 光催化过程的原位红外光谱研究 14
1.5 g-C3N4在环境净化和绿色能源中的应用 14
1.5.1 环境污染净化 14
1.5.2 光催化分解制氢制氧 15
1.5.3 光催化还原CO2 15
1.5.4 光催化有机合成 16
参考文献 16
第2章 g-C3N4的微纳结构优化及光催化性能增强 22
2.1 g-C 3N4纳米结构和织构的调控 22
2.1.1 引言 22
2.1.2 光催化活性装置 23
2.1.3 光催化剂制备 23
2.1.4 结果与讨论 24
2.1.5 小结 34
2.2 通过前驱体硫尿质量调控g-C3N4微结构 34
2.2.1 引言 34
2.2.2 光催化剂的制备 34
2.2.3 结果与讨论 34
2.2.4 小结 46
2.3 利用SiO2模板合成高性能介孔g-C3N4 46
2.3.1 引言 46
2.3.2 光催化剂制备 47
2.3.3 结果与讨论 47
2.3.4 小结 55
2.4 通过热处理条件调控硫脲热聚合制备g-C3N4的微结构 55
2.4.1 引言 55
2.4.2 光催化剂的制备 56
2.4.3 结果与讨论 56
2.4.4 小结 66
2.5 热剥离对g-C3N4介孔结构和氧化能力的调控 67
2.5.1 引言 67
2.5.2 光催化剂的制备 67
2.5.3 结果与讨论 67
2.5.4 小结 79
2.6 水分子辅助尿素聚合制备蜂窝状高性能g-C3N4 80
2.6.1 引言 80
2.6.2 光催化剂的制备 80
2.6.3 结果与讨论 80
2.6.4 小结 91
参考文献 91
第3章 g-C3N4的掺杂改性及作用机制 96
3.1 C自掺杂g-C3N4及增强的可见光吸收和光催化活性 96
3.1.1 引言 96
3.1.2 催化剂的制备 96
3.1.3 结果与讨论 97
3.1.4 小结 104
3.2 P掺杂g-C3N4的制备及增强的可见光催化性能 105
3.2.1 引言 105
3.2.2 催化剂制备 105
3.2.3 结果与讨论 105
3.2.4 小结 109
3.3 K掺杂g-C3N4层间电荷分离及增强的可见光催化性能 110
3.3.1 引言 110
3.3.2 实验部分 110
3.3.3 理论计算 110
3.3.4 结果与讨论 110
3.3.5 小结 117
3.4 Na和K掺杂g-C 3N4的电子结构和作用机制对比 118
3.4.1 引言 118
3.4.2 实验部分 118
3.4.3 DFT理论计算 118
3.4.4 结果与讨论 119
3.4.5 小结 133
参考文献 133
第4章 g-C3N4基二元复合光催化剂的设计及性能增强机制 137
4.1 g-C3N4/ g-C3N4同型异质结的构建及性能增强机制 137
4.1.1 g-C 3N4/g-C 3N4同型异质结的构建 137
4.1.2 结果与讨论 138
4.1.3 小结 147
4.2 g-C3N4/BiOBr二维异质结的构建及性能增强机制 147
4.2.1 g-C3N4/BiOBr二维纳米异质结的制备 147
4.2.2 可见光催化氧化RhB的性能评价 148
4.2.3 结果与讨论 149
4.2.4 小结 155
4.3 g-C3N4/GO无金属二维异质结的构建及性能增强机制 155
4.3.1 复合光催化剂的制备 156
4.3.2 结果与分析 156
4.3.3 小结 166
4.4 g-C3N4/ （BiO）2 CO3二维异质结的构建及性能增强机制 166
4.4.1 g-C3N4/（BiO）2CO3二维纳米异质结的制备 166
4.4.2 可见光催化氧化RhB性能评价 167
4.4.3 结果与讨论 168
4.4.4 小结 178
4.5 g-C3N4/Ag异质结的构建及性能增强机制 178
4.5.1 催化剂的制备 178
4.5.2 结果与讨论 179
4.5.3 小结 185
4.6 g-C3N4/Pd纳米复合催化剂的制备及光催化氧化与还原性能 185
4.6.1 催化剂的制备 185
4.6.2 结果与讨论 186
4.6.3 小结 196
4.7 g-C3N4/Bi半导体-半金属纳米杂化催化剂的制备及SPR增强的光催化性能 197
4.7.1 催化剂的制备 197
4.7.2 结果与讨论 198
4.7.3 小结 211
参考文献 212
第5章 g-C3N4基光催化剂的负载及空气净化应用 217
5.1 g-C3N4在泡沫陶瓷表面的负载：热处理温度的影响 217
5.1.1 引言 217
5.1.2 光催化剂制备 218
5.1.3 结果与讨论 219
5.1.4 小结 230
5.2 g-C3N4在泡沫陶瓷表面的负载：热处理时间的影响 230
5.2.1 引言 230
5.2.2 光催化剂制备 231
5.2.3 结果与讨论 231
5.2.4 小结 239
5.3 g-C3N4/TiO2在泡沫陶瓷表面的负载及光催化净化NO的性能增强机制 240
5.3.1 引言 240
5.3.2 光催化剂制备 240
5.3.3 结果与讨论 240
5.3.4 小结 249
参考文献 249