导　　师： 方晓明

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 半导体光催化技术是解决目前经济社会发展所面临的能源短缺和环境污染两大问题的最具前景的路径之一。该技术有望利用半导体材料将丰富清洁的太阳能转化为可存储运输的化学能如H2或甲醇,或者将太阳能作为能量源引发光催化氧化反应,处理难降解的有机污染物。开发和制备高效、稳定、廉价的光催化剂是目前光催化技术最核心的问题。然而,尽管目前研究的光催化材料种类繁多,但还没有一种光催化剂能满足要求,致使光催化技术距离大规模应用还有距离。石墨相氮化碳（g-C3N4）因其具有原料来源广泛、制备工艺简单且化学稳定性好等优势而成为了一种极具发展前景的光催化材料;但是严重的光生电子-空穴对的复合以及相对较小的可见光吸收范围又致使g-C3N4的光催化活性不高。本论文从宽光谱吸收、高效电荷分离与传输、g-C3N4结构的纳米功能化等策略出发,致力于高活性的g-C3N4基光催化材料的研究,主要取得了以下研究成果:1.构建了一个基于范德华异质结的2D/0D g-C3N4薄片/碳量子点CQDs复合光催化剂;研究发现,引入CQDs到g-C3N4多孔纳米薄片的表面,因为CQDs优异的吸电子能力,同时充当表面活性位,可以达到抑制载流子的复合,延长载流子的荧光寿命,促进光生电荷分离的目的;同时具有π共轭结构的CQDs可以作为光敏剂以及具有上转化效应,可以激发g-C3N4产生更多的载流子,从而拓展其光吸收性能,最终取得了较高的光催化产氢活性。2.通过加入Fe（III）引入界面电荷转移效应,构筑了两种具有宽光谱吸收的Fe（III）/graphene/g-C3N4和Fe（III）/CQDs/Fe-CN三元复合催化剂,使催化剂的可见光范围大幅拓展,能带间隙明显缩短,其吸光范围拓展至近红外区域800-1200 nm;而引入碳材料graphene和碳量子点CQDs在Fe（III）和g-C3N4的界面,可以优化Fe（III）在g-C3N4的负载,同时也促

关 键 词： 光催化 界面电荷转移效应 纳米片 超分子自组装 管状分级纳米结构

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