g-C3N4/TiO2异质结的制备方法有哪些？

g-C₃N₄/TiO₂异质结的制备方法主要有以下几种：

1. 物理混合法

• 步骤：将g-C₃N₄和TiO₂的粉末按一定比例混合，通过研磨等方法制备异质结。

2. 化学合成法

• 溶胶-凝胶法：将钛酸正丁酯、无水乙醇和g-C₃N₄混合形成溶胶，转移至反应釜进行热液合成，得到g-C₃N₄/TiO₂光催化剂。

• 水热法：利用高温高压条件促进g-C₃N₄和TiO₂的复合。

• 超声法：通过超声波辅助实现均匀混合和界面结合。

• 原位生长法：将浓集吸附有g-C₃N₄先驱物的钛酸或偏钛酸无定型胶体沉淀作为中间体，随后进行热处理以原位合成g-C₃N₄/TiO₂纳米异质结光催化剂。

3. 热聚合法（高温煅烧法）

• 步骤：将g-C₃N₄前驱体（如尿素、三聚氰胺）与TiO₂前驱体（如钛酸四丁酯）混合，在惰性气氛中高温煅烧（通常400-600℃），促使界面化学键形成，增强电荷转移效率。

4. 静电自组装法

• 原理：利用g-C₃N₄（表面带负电）与TiO₂（表面带正电）的电荷差异，在溶液中通过静电作用自发形成异质结。

• 优化条件：pH值调节至4-6可优化二者表面电荷匹配度。

5. 元素掺杂法

• 原理：通过元素掺杂（如S掺杂g-C₃N₄或N掺杂TiO₂）调节禁带宽度，增强可见光吸收。

• 公式：掺杂后带隙变化可表示为：$E_g^{\prime }=E_g-\Delta E$，其中$E_g^{\prime }$为改性后带隙，$\Delta E$为掺杂引入的能级偏移。

6. 界面层引入法

• 原理：引入原子级界面层（如石墨烯、碳量子点）作为电子传输桥梁，减少界面复合。

• 观察手段：透射电镜（TEM）可观察到0.5-2nm的中间层结构。

7. 分级多孔结构构建法

• 结构：g-C₃N₄纳米片负载TiO₂纳米颗粒，比表面积可达150-300 m²/g。

• 方法：溶剂热法可制备晶面暴露的锐钛矿TiO₂，与g-C₃N₄的(002)晶面形成晶格匹配界面。

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