钴掺杂聚合氮化碳光催化还原二氧化碳性能研究

摘要

聚合氮化碳(CN)具有可见光响应、化学性质稳定、廉价易得、无毒等优点,在光催化领域得到了广泛的研究和应用,但是存在比表面积较小、电子-空穴对易复合等不足之处,严重限制了其光催化性能。以尿素和常见的两种钴盐[CoCl_(2)和Co(NO_(3))_(2)]为前驱体,通过一步煅烧法制备了钴(Co)掺杂CN,研究了不同Co源对材料光催化还原二氧化碳(CO_(2))性能的影响。实验证明,由适量氯化钴(CoCl_(2))为Co源得到的Co掺杂CN,其光催化还原CO_(2)生成一氧化碳(CO)的速率可由纯CN的82.7μmol/(g·h)提升至374.5μmol/(g·h),同时CO选择性由79.1%提高至88.5%;而以硝酸钴[Co(NO_(3))_(2)]为Co源得到的Co掺杂CN倾向于产氢,其光催化还原CO_(2)性能基本不能得到提升。通过对光催化剂进行电感耦合等离子体(ICP)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电镜(SEM)、物理吸附和光电化学测试等表征,分析了材料的结构以及光催化性能提升的原因。