随着现代经济和科技的发展，能源问题和环境污染问题日益受到人们的关注。光催化技术作为一种绿色能源技术，对环境污染小。在能源开发的研究领域有光明的前景。石墨相氮化碳是光催化研究领域常用的材料，因为石墨相氮化碳物理化学性能稳定，拥有优秀的化学惰性，价格实惠，对可见光有响应。然后石墨相氮化碳又因为其比表面面积小，对可见光的捕获能力有一定缺陷，使它在光催化领域有一定的限制作用。通过掺杂金属元素，可以有效拓宽石墨相氮化碳的可见光吸收范围。铁因为其价格低廉，可获得途径广，受到了人们的重视。本文通过制备铁-石墨相氮化碳，通过X射线衍射仪对其进行表征。在掺杂不同浓度铁离子的石墨相氮化碳中加入罗丹明B和亚甲基蓝对其光催化性能进行研究。实验结果表明，在不同高温氮气下反应的铁-石墨相氮化碳光催化性能差异较大，温度过高会影响石墨相氮化碳的光催化性能，对其降解率有影响。同未掺杂Fe的石墨相氮化碳相比，Fe离子的掺杂并没有改变其晶型结构。此外，Fe离子的掺杂石墨相氮化碳的催化性能有所提高。
目录
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 石墨相氮化碳的研究 2
1.2.2 芬顿高级氧化的研究 3
1.3 本文的主要研究工作 3
第二章 实验部分 4
2.1 实验仪器 4
2.1.1 实验试剂和实验仪器 4
2.1.2 仪器设备 4
2.2 主要分析仪器及测试条件 4
2.2.1 X射线粉末衍射仪（XRD） 4
2.2.2 紫外可见，近红外分光光度计 5
2.2.3 紫外可见分光光度计 5
2.2.4 傅立叶变换红外光谱仪 5
2.3 样品制备 5
2.4结构表征 5
2.5 研究所合成样品的光芬顿催化性能 6
第三章 结果与讨论 7
3.1 X射线衍射仪 7
3.2 紫外可见漫反射图 9
3.3 傅里叶转换红外光谱分析图 9
3.4 铁石墨相氮化碳加入罗丹明B以后的光催化性能研究 10
3.4.1 铁石墨相氮化 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: *351916072* 
碳与纯石墨相氮化碳的对比 10
3.4.2 Fe浓度含量的影响 11
3.2.3 温度的影响 12
3.5 铁石墨相氮化碳加入亚甲基蓝的光催化测试实验 14
3.5.1 铁石墨相氮化碳与石墨相氮化碳对比 14
3.3.2 温度的影响 14
3.5.3 铁离子浓度的影响 16
3.6 铁石墨相氮化碳对罗丹明B和亚甲基蓝的光催化对比 18
第四章 全文总结与展望 19
4.1 全文总结 19
4.2 工作展望 19
参考文献 20
致谢 22
第一章 绪论
1.1 选题的背景及意义
当今社会，能源问题已经受到了人们的极大关注，为了使能源问题得以改善，发展清洁能源越来越受到人们的青睐。研究人员在能源问题的研究上面付出了很大的努力。
太阳能作为一种无污染的清洁能源，对于环境不会对其造成严重的负担。除此以外，能获得它的渠道多种多样，更重要的是，它还拥有巨大的能量，地球上很多能源都来源于太阳能。人们为了能够获得更多的清洁能源，在这个方面进行了多方面的研究
为了将太阳能有效转化成人们可利用能源的各种形式，人们不断研究光催化技术，光催化研究的核心是为了寻找优异的光催化剂，人们在此研发了各种光催化剂。其中，石墨相氮化碳由于比较经济实惠，对环境不会造成危害，各项性能例如稳定性等较其他材料来讲比较优异，人们对它的发展和研究有较大的关注。石墨相的各种优异的特性可使它在光学以及光电学领域有比较光明的发展。由于石墨相氮化碳比表面积方面存在一定问题，研究人员在此方面进行改善它的部分缺点以达到优化光催化性能的目的。为了使石墨相氮化碳有更好的应用前景，研究人员通过很多办法对其改性。有通过退火改变光解水制氢的光催化特性[1]，也有很多研究发现重金属的加入可以改变石墨相氮化碳的性能。由于石墨相氮化碳在实际操作中电子空穴对复合比较快，所以它的性能有些方面需要改善。科研人员有采用通过研究加入不同的金属离子区改变gC3N4的性能以此改善它。其中铁离子因为容易获得，并且量比较多的原因受到人们关注[2]。另外，现如今，水污染是环境问题比较严重的问题，特别是由于工业排放的工业废水对环境产生了非常严重的问题，要是人们采用常用的物化处理废水方法，经常无法完全降解对环境有害的物质，如果采用生物法，又很难使有毒有害物质完全降解，由于这些缺陷，使得此类方法难以达到要求。人们现如今通常用芬顿高级氧化技术处理污染因为它不仅简单方便，效率也非常高。此氧化技术在近些年来通常用来处理水中的污染物和废物以此达成保护环境的目的，它不仅可以降解水体中一些有毒物质，还对微量元素的处理方面有一定的优势
1.2 国内外研究现状
1.2.1 石墨相氮化碳的研究
早在十九世纪初，人们已经开始对氮化碳的性能开始进行研究。1834年，Berzelius研究成功合成出了氮化碳高分子衍生物材料[4]。等到十九世纪末期，Liu和Cohen通过理论计算和分析，发现氮化碳之中βC3N4导热性能较好，硬度较高，分析预测了其硬度和金刚石相当，这对后人的研究有很大的影响[5]。1996年，Teter和Hemly通过第一原理重新计算了C3N4的间隙以及晶体结构等，得出氮化碳有五种结构，分别是C3N4结构：βC3N4结构、αC3N4结构、立方氮化碳结构、类立方氮化碳结构和石墨相氮化碳结构。研究发现，除了石墨相氮化碳，其他四种结构都是超硬材料，并且化学惰性优异，稳定性能良好，可以弥补金刚石稳定性不足的缺点[6]Kouvetakis等发现在400500度下三聚氰胺衍生物前驱体可以热分解成无定型氮化碳[7]。Kroke等利用密度泛函数，得出七嗪环为结构基元的石墨相氮化碳比三嗪环的稳定性能好，因为其结构单元的石墨相氮化碳能量较低，低约30KJ/mol[8]。一般情况下，直接通过含氮前驱体凝聚形成的氮化碳材料是块状的，它的比表面积一般比10 m 2 /g来的低，为了扩大材料的运用范围，可以考虑增加其孔隙率。所以，从增大材料比表面积和形成介孔结构方面改变材料的物化性能和改善材料的光催化效果是切实可行的，受到介孔石墨相氮化碳首次是通过介孔，氧化硅模型的纳米铸造/复制得来[9]，人们已经采用了很多方法改善石墨相氮化碳的性能，例如热解法，超声分解法等[10] 。
在各种各样的含氮碱基中，氰胺于双氰胺有部分缺陷人们需要人们克服，例如，这俩种化学材料会产生有毒气体，并且他们的产出率不高。如果原料是尿素和硫脲等，加热过程中会起到造孔作用，这样获得的石墨相氮化碳的比表面积会显著变大，但是产率也会减少。如果以三聚氰胺为前驱体，实现大规模的生产比较容易。Yuan[11]通过研究使gC3N4获得了比较高的产率，不仅如此，还获得了结构较完美石墨结构的氮化碳，但是由于里面碳的成分比较高，导致平面内分布较不均匀[12]。Zimmerman通过固相反应，将三聚氯氰和叠氮化锂合成了纳米空心球结构的石墨相氮化碳 [13]Groenewolt是第一个使用氰胺单体高温自聚合的人，这个方法是近几年合成体相石墨相氮化碳最常见的方法之一[14]。

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