第2章 合成方法及温度对NiS-g-C3N4光催化活性的影响 第20页
(a)intensity(a.u.)intensity(a.u.)0 h1 h2 h3 h (b)0 h1 h2 h3 h 400500600700800900400500600700800900Wavelength (nm)Wavelength (nm)
（a）纯g-C3N4（b）掺杂0.5%硫化镍的NiS-g-C3N4
图2.5 罗丹明B可见吸光度-波长曲线
如图所示，纯g-C3N4和掺杂0.5%硫化镍的NiS-g-C3N4所测得的曲线并没有什么区别，因此降解罗丹明B也无法表征改性之后g-C3N4的光催化活性有何变化。因此，我们选用亚甲基蓝作为后续光催化实验中表征改性后g-C3N4的光催化活性的目标反应物。 2.2不同煅烧温度下水热法合成NiS-g-C3N4 2.2.1样品的制备
所谓水热法又称为热液法，属于液相反应制备光催化剂方法中的一种，此方法以均相的溶液为出发点，通过各种化学反应，生成所需要的物质，然后溶质溶液分离，经过热解及干燥后，获得纳米的光催化剂颗粒。图2.6所示为水热法制备NiS-g-C3N4的技术路线。
图2.6 水热法制备NiS-g-C3N4技术路线
如图所示，首先在马弗炉中加热三聚氰胺得到g-C3N4催化剂，将5g三聚氰胺样品放入氧化铝坩锅中，以10℃min-1的速率加热到520℃，并
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在此温度下保温4个小时。等坩埚冷却到室温，收集产品并研磨成粉体，将其加入定量的硫化镍溶液中，转移至高压反应釜中，放置在180℃的烘箱中保温24小时，关闭烘箱自然冷却到室温，打开反应釜将得到的产物经过两次去离子水、一次乙醇超声洗涤、离心。然后，放置于60℃的烘箱中烘干，烘干后将其在放置于马弗炉中分别在300℃和450℃下煅烧一小时后，冷却后收集产品并研磨成粉体，用于后续的光催化实验 2.2.2样品的表征
样品的结构通过X射线衍射仪测试（XRD，Bruker D8 Advance X-ray），用CuKa发射源扫描速率为4°/min，加速电压为40KV，工作电流为40mA。通过SEM来观测300℃与450℃所得样品的微观形貌。 2.2.3样品的光催化活性测试
所得样品的光催化活性测试是在可见光照射下，光催化降解亚甲基蓝实验。本实验所用光源为功率为250W的自镇流汞灯，光催化实验时，将在450℃和300℃下煅烧所得的样品各称取0.1g分别加入加入到100ml浓度为10mgL-1的亚甲基蓝中。照射前，溶液在暗处搅拌30min，使其达到吸附平衡。每隔半个小时，吸取一定量的溶液离心去除催化剂颗粒，用UV-1700表征亚甲基蓝溶液的降解速率。 2.2.4结果讨论
如图2.7显示了NiS-g-C3N4的XRD图谱，g-C3N4的XRD结构与标准卡片(JCPDS 87-1526)相符合。在27.4°有一明显的衍射峰，对应着g-C3N4样品的(0 0 2) 晶面。而另外一矮峰则为硫化镍，但从图中看出300℃与450℃下所得样品的其衍射峰值并没有明显变化。这说明煅烧温度对水热法合成的NiS-g-C3N4的结构以及其晶体的结晶没有明显的影响。
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g-C3N4NiS450℃ 300℃10203040502?(Degree)
图2.7 300℃与450℃煅烧所得NiS-g-C3N4样品XRD谱图
即煅烧温度对水热合成NiS-g-C3N4的光催化活性没有太大影响而图2.8更加证实了上述所得的结论，图中可看到经过300℃煅烧得到的NiS-g-C3N4样品其降解率与450℃煅烧所得样品的降解率没有显著的变化。
(a)intensity(a.u.)intensity(a.u.) 400500600700800900400500600700800900Wavelength (nm)Wavelength (nm) 0 h0.5571 h2 h3 h(b)0 h1 h2 h3 h0.560
（a）300℃（b）450℃
图2.8 300℃与450℃煅烧所得NiS-g-C3N4样品对亚甲基蓝的降解谱图
通过SEM图我们也可发现300℃与450℃煅烧所得NiS-g-C3N4样品在微观形貌上并无太大差别，呈现聚集状态，包含许多小晶体。如图2.9所示：
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(a) (b)
（a）300℃（b）450℃
图2.9 300℃与450℃煅烧所得NiS-g-C3N4样品SEM图
2.3不同煅烧温度下研磨法合成NiS-g-C3N4 2.3.1 样品的制备
研磨法就是先将g-C3N4与NiS分别合成然后再混合研磨获得NiS-g-C3N4样品，如图2.10所示为研磨法的技术路线：
图2.10不同煅烧温度下研磨法合成NiS-g-C3N4技术路线
如图中所示，在马弗炉中加热三聚氰胺得到g-C3N4催化剂，将5g三聚氰胺样品放入氧化铝坩锅中，以10℃min-1的速率加热到520℃，并在此温度下保温4个小时。等坩埚冷却到室温，收集产品并研磨成粉体，在制得g-C3N4的同时，硫脲、乙二醇和硝酸镍三种物质混合后转移至高压反应釜中，放置在180℃的烘箱中保温24小时，关闭烘箱自然冷却到室温，打开反应釜将得到的产物经过两次去离子水、一次乙醇超声洗涤、
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离心。然后，放置于60℃的烘箱中烘干，烘干后收集产品并研磨成粉体，然后将两种粉末混合研磨30分钟后，将其在放置于马弗炉中分别在300℃和450℃下煅烧一小时后，冷却后收集产品并研磨成粉体，用于后续的光催化实验。 2.3.2 样品的表征
样品的结构通过X射线衍射仪测试（XRD，Bruker D8 Advance X-ray），用CuKa发射源扫描速率为4°/min，加速电压为40KV，工作电流为40mA。通过SEM来观测使用用研磨合成并在300℃与450℃所得样品的微观形貌。 2.3.3 样品的光催化活性测试
所得样品的光催化活性测试是在可见光照射下，光催化降解亚甲基蓝实验。本实验所用光源为功率为250W的自镇流汞灯，光催化实验时，将在450℃和300℃下煅烧所得的样品各称取0.1g分别加入加入到100ml浓度为10mgL-1的亚甲基蓝中。照射前，溶液在暗处搅拌30min，使其达到吸附平衡。每隔半个小时，吸取一定量的溶液离心去除催化剂颗粒，总共反应3小时，用UV-1700表征亚甲基蓝溶液的降解速率。 2.3.4 结果讨论
如图2.11所示，如上一实验相同NiS-g-C3N4的XRD图谱，g-C3N4的XRD结构与标准卡片(JCPDS 87-1526)相符合。在27.4°有一明显的衍射峰，对应着g-C3N4样品的(0 0 2) 晶面。矮峰依然为硫化镍，图中300℃与450℃下所得样品的其衍射峰值依然没有明显变化。如上一实验结论一致，煅烧温度对研磨法合成的NiS-g-C3N4的结构以及其晶体的结晶没有明显的影响。即煅烧温度对研磨法合成NiS-g-C3N4的光催化活性没有太大影响
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