1. 研究目的与意义及国内外研究现状

目的；半导体光催化技术具有将太阳能转化为氢能等化学能和消除环境污染物的潜在应用前景，近年来引起人们的高度重视通过实验，结合实验仪器，制备一种高效催化剂，使其催化效率相对最高，达到降解有机染料的目的

意义；在日趋工业化发达的今天，废水的处理迫在眉睫，通过研究制备的高效催化剂可以有效的处理有机染料废水，从而大大的减少了环境污染。光催化的应用主要包括光解水制氢、污水处理、空气净化、太阳能转换等方面。tio₂是研究较多、应用较早的光催化材料，在紫外光照射的条件下既可以光解水制氢，又能够降解有机污染物。由tio₂高的光催化活性、稳定的化学性质以及无毒等优点，在降解有机污染物领域被认为是最理想的光催化材料。但是由于tio₂的禁带宽度较大（3.2 ev），对太阳光的利用率低，仅能利用太阳光中的紫外光（仅占太阳能资源的 3~5 %），光量子效率低，光生电子和空穴的复合率高，限制了tio₂的光量子效率，而且回收率低。tio₂的这一系列的缺点限制了其在光催化领域的发展。因此，研究者致力于开发新的可见光响应型光催化材料，比如taon、cabi₆o₁₀、agbr、ag₃po₄、biobr、bioi、cds、zno等，这些光催化材料都具有高的光催化活性，但是由于贵金属的存在，使得光催化材料的成本增加，而且有些光催化材料具有毒性，对环境很水体具有潜在威胁，所以这些光催化材料不适于在实践中的大规模应用。近年来，类石墨型氮化碳(g-c₃n₄)作为无金属掺杂的新型半导体材料越来越受到人们的关注。g-c₃n₄禁带宽度为 2.7 ev，具有不溶于水，化学稳定性好，无毒等性质，这使其在光催化领域具有很广阔的应用前景。因此，g-c₃n₄的制备和性能方面研究受到人们的广泛关注。

国内外研究现状

国外研究现状：早在1929年,人们就发现钛白粉即ti02能使有机染料退色,使有机高分子粘合剂发生光致分解而粉化。但当时并没有引起足够的重视,真正意义上的半导体光催化技术研究应当追溯到上个世纪代。1979年bard及其合作者发现ti0₂半导体颗粒具有光氧化还原能力,这样便将光电化学理论扩展到半导体颗粒的光催化,使半导体光催化技术在理论上有了很大的发展。另一方面,inoue在1976年发现了光催化还原c0₂可以合成有机小分子,从而开辟了人工光合成领域。这一研究领域的发展,使得人类模拟植物光合作用,利用太阳光、c0₂和h₂0合成营养物质的梦想成为可能。但是,无论是光催化制h₂、降解还是光合成,能量的利用率仍然很低

国内研究现状：近年来，由于独特的电子结构和优异的化学稳定性，石墨相氮化碳半导体光催化剂被广泛研究并应用于光电催化分解水制氢、选择性有机合成及有机污染物光降解等，在能源、环境和材料等领域备受关注。清华大学材料学院和深圳研究生院新型炭材料联合研究团队在多孔石墨相氮化碳材料方面取得研究进展。采用三聚氰胺海绵为软模板，通过后续原位热聚合尿素的方法，成功制备了泡沫状的三维多孔石墨相氮化碳光催化材料，比表面可达到78 m2g-1，在可见光下表现出优良的光催化性能 (adv. mater. 2015, 27 (31), 4634)；以石墨相氮化碳粉末为初始原料，发展了一种氨气热刻蚀可控制备多孔石墨相氮化碳纳米片的新方法，获得的石墨相氮化碳纳米片具有贯穿片层的多孔结构和较大比表面积(196 m2g-1)，表现出优异的可见光催化性能（adv. funct. mater. 2015, 25 (44), 6885，）

2. 研究的基本内容

本文通过生活中常见的前驱物尿素、硫脲、三聚氰胺制备半导体催化剂石墨相碳化氮g-c₃n₄。通过结合xrd、sem、n₂吸附－脱附等温线等方法对其可见光催化活性进行了研究，研究内容如下：

1.分别以尿素、三聚氰胺、硫脲为原料，煅烧制备石墨相氮化碳g-c₃n₄。模拟光照下降解有机染料，观察其吸光度的变化。2.以尿素和三聚氰胺、硫脲和三聚氰胺在550℃条件下煅烧2h，然后研磨充分混合在500℃条件下煅烧2h制备g-c₃n₄光催化剂。结合sem分析不同前驱物对催化剂晶体结构的影响，降解罗丹明b分析催化效率的变化。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

本文通过制备石墨相碳化氮，分析其表征结构结合降解罗丹明b，得出实验设计方案中那种方法制备的催化剂催化活性最高。

三月下旬至四月上旬期间确定论文研究内容，查阅相关文献确定实验方案，做好实验前期准备；

四月下旬至五月下旬记录整理分析所得数据，并收集论文相关资料，形成论文框架；

4. 参考文献

[1] gu, l. a.; wang, j. y.; zou, z. j.; han, x. j. j. hazard. mater. 2014, 268: 216.

[2] zhang, x. d.; xie, x.; wang, h.; zhang, j.; pan, b.; xie, y. j. am. chem. soc. 2013, 135: 18

lin, z.z.; wang, x.c. angew. chem. int. ed. 2013, 52: 1735.