采用简单的热分解法,分别以硫脲、尿素及硫脲和尿素混合物等为原料,制备了三种具有不同能带结构的石墨相氮化碳(g-C3 N4),并使用 XRD、AFM、SEM、UV-vis 等测试方法对所制备样品的晶相结构、形貌、以及光吸收能力等进行了表征,同时研究了不同能带结构的样品对甲基橙的光降解性能.结果表明:制备出的三种样品均是以三嗪环为基本结构单元的片层状化合物.其中,以硫脲和尿素混合物为原料制备出的 g-C3 N4/g-C3 N4 异质结厚度为 1.0 5 nm,禁带宽度为 2.75 eV,其对甲基橙的降解效率高
### g-C3N4/g-C3N4 异质结结构的制备及其光催化性能
#### 摘要概述
本文介绍了一种通过热分解法制备不同能带结构的石墨相氮化碳（g-C3N4）的方法，并探讨了这些材料在光催化性能方面的应用。研究人员采用了硫脲、尿素及其混合物作为原料，成功合成了三种g-C3N4材料，并对其晶相结构、形貌和光吸收能力进行了详细分析。实验结果显示，以硫脲和尿素混合物为原料合成的g-C3N4/g-C3N4异质结在光催化降解甲基橙方面表现出更高的效率。
#### 材料制备方法
- **热分解法**：该方法是一种简便的合成技术，通过控制反应温度、时间等条件来实现目标材料的制备。
- **原料选择**：本研究选择了硫脲、尿素及其混合物作为原材料，这三种原料能够形成具有不同能带结构的g-C3N4材料。
- **制备过程**：通过调整原料的比例和热处理条件，实现了g-C3N4/g-C3N4异质结的成功制备。这种方法简单易行，成本低廉，适合大规模生产。
#### 材料表征技术
- **X射线衍射（XRD）**：用于确定材料的晶体结构和相组成。
- **原子力显微镜（AFM）**：可以观察材料表面的微观形貌，提供纳米级别的分辨率。
- **扫描电子显微镜（SEM）**：用于观察材料的宏观形貌特征。
- **紫外-可见光谱（UV-vis）**：通过分析材料在紫外到可见光范围内的吸收特性，评估其光学性质。
#### 结果分析
- **晶相结构**：所有制备的样品均显示出典型的g-C3N4结构，以三嗪环为基本单元构成片层状化合物。
- **形貌特征**：通过AFM和SEM观察，发现材料表面光滑且均匀，没有明显的缺陷或聚集现象。
- **光吸收能力**：UV-vis光谱显示，以硫脲和尿素混合物制备的g-C3N4/g-C3N4异质结具有较强的可见光吸收能力，禁带宽度为2.75 eV。
- **光催化性能**：通过对甲基橙溶液的降解实验，证明了g-C3N4/g-C3N4异质结在可见光照射下具有较高的光催化活性。这是因为异质结结构有助于促进光生电子和空穴的有效分离与传输，减少了电子-空穴复合的机会。
#### 结论
本文通过热分解法成功制备了g-C3N4/g-C3N4异质结，并对其进行了详细的表征。实验结果表明，这种材料在可见光光催化方面展现出优异的性能，主要得益于其独特的能带结构和有效的电荷分离机制。未来的研究方向可能包括进一步优化合成条件，探索其他类型的异质结组合，以及将此类材料应用于实际环境治理等领域。
g-C3N4/g-C3N4异质结作为一种新型的光催化材料，在环境污染治理领域具有广阔的应用前景。通过调整制备条件和原料比例，有望开发出更多高效、稳定的光催化材料，为解决当前面临的环境问题提供新的解决方案。
