钙钛矿(ABO3)/石墨相氮化碳(g-C3N4)复合光催化剂：结构、性能与应用

钙钛矿(ABO3)/石墨相氮化碳(g-C3N4)复合光催化剂：结构、性能与应用

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/ruixi_/article/details/139312152

钙钛矿(ABO3)/石墨相氮化碳(g-C3N4)复合光催化剂是近年来光催化领域的研究热点。这种复合材料结合了钙钛矿和g-C3N4的优点，在光催化水分解、有机污染物降解等领域展现出巨大的应用潜力。本文将详细介绍这种复合光催化剂的结构、性能、制备方法及其应用前景。

1. 钙钛矿(ABO3)材料

• 结构和组成：钙钛矿具有ABO3的晶体结构，其中A位是较大的碱土金属或稀土金属离子（如Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺），B位是过渡金属离子（如Ti⁴⁺、Fe³⁺、Mn³⁺）。
• 光催化性能：钙钛矿材料以其良好的光吸收特性和电荷分离效率在光催化水分解和有机污染物降解中表现良好。

2. 石墨相氮化碳(g-C3N4)

• 结构和组成：g-C3N4是一种层状材料，具有石墨相的二维结构，由碳和氮原子构成。
• 光催化性能：g-C3N4具有合适的带隙（约2.7 eV），在可见光范围内具有良好的光吸收能力，同时其高比表面积和良好的电子-空穴分离效率使其成为一种有效的光催化剂。

3. 钙钛矿/g-C3N4复合材料的优势

• 增强光吸收：复合材料结合了钙钛矿和g-C3N4的光吸收特性，扩大了光吸收范围，提高了光催化效率。
• 高效电荷分离：钙钛矿和g-C3N4的异质结结构有助于促进光生电子和空穴的分离，减少复合几率，从而提高光催化活性。
• 稳定性和耐久性：g-C3N4的化学稳定性可以提高复合材料在苛刻条件下的稳定性和耐久性。

4. 复合材料的制备方法

• 共沉淀法：将钙钛矿和g-C3N4的前驱体溶液混合，进行共沉淀反应，得到复合材料。
• 水热/溶剂热法：在高温高压下，通过水热或溶剂热反应将钙钛矿和g-C3N4结合起来。
• 机械研磨法：通过机械研磨的方法将钙钛矿和g-C3N4均匀混合，形成复合材料。

5. 应用领域

• 光催化水分解制氢：复合材料在紫外光或可见光照射下，可以有效地分解水生成氢气。
• 有机污染物降解：复合光催化剂可用于降解水体中的有机污染物，如染料和农药，具有环保应用前景。
• 空气净化：利用复合材料的光催化性能，可以降解空气中的挥发性有机化合物（VOCs）和其他污染物。

6. 研究挑战

• 材料制备的可控性：实现高质量、均匀分散的钙钛矿/g-C3N4复合材料的可控合成仍是一个挑战。
• 性能优化：通过调控复合材料的结构、组成和界面性质，进一步提升其光催化性能是未来研究的重点。

总的来说，钙钛矿(ABO3)/石墨相氮化碳(g-C3N4)复合光催化剂在光催化领域展现出巨大的应用潜力，是未来绿色能源和环境保护研究的重要方向。