石墨型氮化碳復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、石墨型氮化碳(g-C3N4)俗稱氮取代的石墨，具有堆疊二維片層結(jié)構(gòu)。由于較高的熱和化學(xué)穩(wěn)定性，較窄的禁帶寬度，新穎的光學(xué)和光電化學(xué)特性，在催化，能量存儲(chǔ)，電化學(xué)電池，熒光化學(xué)傳感器等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。由于石墨型氮化碳在可見光區(qū)域的光學(xué)吸收還不充分，太陽能的利用率相對不高，因此有必要拓展其光學(xué)吸收范圍，提高石墨型氮化碳的光學(xué)吸收率。然而，當(dāng)前很少有石墨型氮化碳/聚合物復(fù)合材料改性禁帶寬度的相關(guān)研究。此外，石墨型氮化碳還具有其他優(yōu)異的物理化

2、學(xué)性能，其與聚合物復(fù)合，改性聚合物的導(dǎo)電，電化學(xué)，熱穩(wěn)定性，摩擦學(xué)性能，來制備新型石墨型氮化碳復(fù)合材料。況且，有關(guān)上述石墨型氮化碳復(fù)合材料的研究報(bào)道也還未出現(xiàn)，所以相關(guān)的研究具有非常重要的意義。
　　本文以聚吡咯和石墨型氮化碳為原料，通過原位化學(xué)氧化聚合法制備了可調(diào)控禁帶寬度的石墨型氮化碳/聚吡咯復(fù)合材料，研究其光學(xué)性質(zhì)和禁帶寬度，又以羅丹明B作為虛擬污染物考察其光催化活性。結(jié)果表明，石墨型氮化碳/聚吡咯復(fù)合材料在可見光區(qū)域具有較

3、強(qiáng)的吸收，其禁帶寬度隨聚吡咯的增加，逐漸減小。另外，復(fù)合材料對羅丹明B具有較高的光催化活性，當(dāng)聚吡咯含量為1 wt％時(shí)，對羅丹明B的降解率達(dá)到88％，降解速率常數(shù)是石墨型氮化碳的2.52倍。光致發(fā)光光譜揭示，引入聚吡咯，可有效減少電子空穴對的復(fù)合。
　　本文還利用原位化學(xué)氧化聚合法制備了聚吡咯/石墨型氮化碳復(fù)合材料，考察不同石墨型氮化碳的含量對聚吡咯/石墨型氮化碳復(fù)合材料的導(dǎo)電和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，隨著石墨型氮化碳含量的增

4、加，電導(dǎo)率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當(dāng)石墨型氮化碳含量達(dá)到15 wt％時(shí)，復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)到最大值(1.85S·cm-1)。電化學(xué)測試結(jié)果揭示出復(fù)合材料具有良好的氧化還原可逆性，當(dāng)石墨型氮化碳含量為50 wt％時(shí)，比電容是純聚吡咯(58.56 Fg-1)的2.58倍。
　　本文另以聚酰亞胺和石墨型氮化碳為反應(yīng)原料，首次嘗試熱模壓成型法制備聚酰亞胺/石墨型氮化碳復(fù)合材料，利用熱重和摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)考察復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和摩擦學(xué)性能。研究表