2) 电化学沉积法优点:设备简单易操控,可大幅度降低反应温度,大幅度减小反应能垒。 如今也广泛采用电化学沉积法用在 g-C3N4 空心球和薄膜中。比如用三聚氰胺和三聚氰氯 作为原料,沉积液为饱和丙酮溶液,以 Si(100)作为衬底,得到了含三嗪环基本单元的文献综述
g-C3N4 的 CNx 薄膜。产物的 C/N 比为 1。33[17]。经过进一步的研究发现,晶体的化学组 成、C 和 N 化学键的状态及晶体的结构都受前驱体的摩尔比影响。当前驱体中碳氮摩尔 比为 1:2 时,比摩尔比为 1:1 的结晶度更好,性能也更优[18]。
3) 溶剂热法具有反应条件温和,过程易于控制,均匀的反应体系,良好的流动性等其他方 法不具备的优点。还可以通过调控不同的反应条件,实现控制反应进程中分子自组装过 程,制备出具有特殊形貌的纳米 g-C3N4 [19]。反应条件难控制,不能实现工业化生产,是 溶剂热法的缺点,一般溶剂热法用于制备研究 α 相或 β 相超硬 g-C3N4 纳米材料[20]。
4) 固相反应法制备 g-C3N4 主要用的前驱体为三聚氰胺、三聚氰氯等物质,均含有三嗪结构, 此结构可降低 C-N 的成键反应能垒[21],对类石墨层状结构的形成有促进作用。Khabashesk 等以 LiN3 和三聚氰氯作为前驱体,在 300-380℃通过固相反应法得到了 C/N 比为 0。752 的无定形 g-C3N4 [22]。当在 500℃时,优化其他反应条件,生成了无定形 g-C3N4 空心球, C/N 高达 0。8[23]。这证明通过固相反应法可控制纳米材料制备出预期的结构。受此研究的 启发,还可以制备出空心纳米棒状 g-C3N4 和 g-C3N4 结晶纳米线[24]。根据上述实验研究 范例,说明固相反应法不仅可以实现制备出 g-C3N4 材料,还可以调控 g-C3N4 材料形貌。
1。1。3 石墨相氮化碳的性能
1) 化学稳定性:石墨相氮化碳难于溶于大多数化学溶剂(如水,丙酮,乙醇,四氢呋喃, 二甲基甲酰胺等),因为层与层之间存在弱范德华力产生堆叠效应。实验分别将 g-C3N4 粉末分散在水,丙酮,乙醇,乙腈,吡啶,二氯甲烷,二甲基甲酰胺,0。1M 的 NaOH, 熔融碱金属氢氧化物中[25],放置 30 天观察,干燥后用红外光谱观察分析变化。结果: 大部分 g- C3N4 均未发生变化,仅分散在熔融碱金属氢氧化物中的 g- C3N4 结构产生了变 化。来~自,优^尔-论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-
2) 光学特性:采用紫外-可见分光光度计检测 g-C3N4,发现在 420nm 处有带隙吸收。与 g-C3N4 显淡黄色相一致[26]。另外,g-C3N4 吸收边会受其制备方法、前驱体、缩聚温度的影响。 根据 g-C3N4 的荧光光谱显示,在室温下 g-C3N4 发出蓝荧光,而荧光光谱与缩聚度和层 与层之间堆叠程度相关。未缩聚的单氰胺最大发射峰在 366nm 处,在 550℃缩聚的 g-C3N4
最大发射峰在 472nm 处,在 600℃缩聚的 g-C3N4 最大发射峰发生蓝移[27]。
3) g-C3N4 在可见光照射下(λ>420nm),可产生光电流。而且,可利用修饰形貌或纳米掺杂来 调控 g-C3N4 电子能带结构,来提高光电流强度[28]。这表明 g-C3N4 可利用在太阳能转化 体系中,比如利用在光电化学领域。
4) 热稳定性:g-C3N4 具有很高的热稳定性,因为结构中含有很强的 C-N 共价作用。TAG 分 析证明,在空气中,600℃下,g-C3N4 非常稳定,直到 630℃才开始有热分解的迹象[29]。 Gillan 将 g-C3N4 密封在真空石英安瓿中,发现温度升到 450℃时开始出现缓慢的热分解, 650℃时,分解速率迅速增加。在 750℃时,g-C3N4 完全分解,并且无残留,具有比典型 的高温聚合物(聚酰亚胺)更高的热稳定性[30]。除此之外,g-C3N4 的制备方法也会影响 其热稳定性,聚合度不同热稳定性不同。