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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

环境污染等问题已经成为21世纪人类亟待解决的重大问题，现已严重危及人类的生存与发展。传统处理环境污染物的化学和物理等方法存在诸多不足之处：能耗高、成本高、易产生二次污染等。而新兴的光催化技术能够利用太阳能催化降解和矿化环境污染物，具有无能耗、成本低和能彻底降解有机污染物等优点，而被广泛应用到治理环境污染领域。虽然光催化技术经过近几十年的发展，但光催化技术仍存在对可见光利用率低，量子效率低等问题，严重制约了其实际应用，使其仍处于探索阶段。因此，研究提高光催化剂对可见光的利用率和提高其量子效率的基础研究具有十分重大的现实意义。

由于类石墨氮化碳（g-c₃n₄）属于窄带隙半导体，对可见光响应，具有优良的热稳定性、化学稳定性和导电性能，受到广泛的关注。但是，对于高效和稳定这两方面的要求，纯的g-c₃n₄还没有达到让人们满意的地步，这主要是因为纯的g-c₃n₄存在多方面的缺点。这些缺点包括；（1）g-c₃n₄只能吸收450nm处的蓝光，对可见光的利用效率低；（2）光生电子和空穴很容易发生复合，导致有效光生电子或空穴的数量比较少；（3）g-c₃n₄容易被自身产生的光生空穴分解，导致g-c₃n₄的循环稳定性不好。为了使g-c₃n₄成为一种廉价、高效、稳定的光催化剂，本论文旨在通过对g-c₃n₄做出适当改性来提高g-c₃n₄光催化活性及稳定性，并研究清楚g-c₃n₄光惟化活性以及稳定性得到改善的机理。

2. 研究的基本内容

本文利用化学和物理方法将非金属元素B、N引入到g-C₃N₄的结构当中。B、N元素可能取代g-C₃N₄结构当中不同位置的C或N元素从而改变g-C₃N₄的晶体结构，也可能作为缺陷存在于g-C₃N₄的晶格间隙从而引入一些新的电荷。晶体结构和电子结构的改变会影响g-C₃N₄的能带结构，同时也会影响g-C₃N₄光生电子和光生空穴的分离效果以及氧化还原能力，最终改变g-C₃N₄的光催化活性。进行掺B、N光催化剂的表征以及在可见光下进行光催化水中有机染料RhB的实验，研究其光催化性能。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

1、以三聚氰胺为前驱体，利用热解共聚法合成掺杂非金属元素b、n的g-c₃n₄。

2、对合成的光催化剂进行表征。

4. 参考文献

[1] 刘晓萍. g-c₃n₄基复合光催化剂的制备及其性能研究[d]. 山东大学, 2015.

[2] 中华人民共和国国务院新闻办公室(the information offce of the state council of the peoples republic of china).资源与人居环境( resources inhabitant and environment), 2008, (4): 18.

[3] 吴思展. 类石墨氮化碳（g-c₃n₄）的合成、加工处理、修饰及其光催化性能的研究[d].华南理工大学, 2014.