g-C3N4/TiO2异质结

• 材料特性与优势：

• g-C3N4 的特性：g-C3N4 是一种二维层状材料，由三嗪环或 3-s - 三嗪环通过共价键连接形成，具有高度离域的 π 共轭体系。其禁带宽度约 2.7eV，可吸收波长小于 475nm 的蓝紫光，实现可见光催化。此外，g-C3N4 还具有耐高温（>600℃）、耐强酸强碱、无毒无害等化学稳定性。

• TiO2 的特性：TiO2 常用的是锐钛矿型，具有高催化活性和稳定性，但禁带宽度约 3.2eV，仅能吸收紫外光，占太阳光谱的 5% 以下，且光生电子 - 空穴对易复合，导致量子效率低。

• g-C3N4/TiO2 异质结的优势：g-C3N4 的可见光吸收能力与 TiO2 的紫外光响应互补，拓宽了催化剂的光谱响应范围。同时，异质结界面形成的内建电场促进光生电子和空穴的分离，抑制复合，提高量子效率。此外，g-C3N4 的化学稳定性和 TiO2 的高催化活性相结合，提升了整体光催化性能。

• 制备方法：

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

• 原位煅烧法：将尿素和 (NH4) 2TiF6 混合溶液烘干后煅烧，原位生成 g-C3N4 和 TiO2，形成异质结。

• 溶胶 - 热液法：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。

• 应用领域：

• 光催化分解水制氢：g-C3N4/TiO2 异质结在可见光照射下可高效分解水制氢，氢气产生量显著高于单一组分。例如，通过热处理法制备的 C-TiO2/g-C3N4 异质结，在 5 小时内氢气产生量达 5.728mmol/g，表观量子效率约为 6.2%，是原始 g-C3N4 的 2.4 倍。

• 降解有机污染物：异质结结构促进光生载流子分离，提高降解效率，可用于降解罗丹明 B、四环素等有机污染物。如 g-C3N4/TiO2 (B) 异质结在可见光下对四环素的降解率达 77.38%，且具有良好的循环稳定性。

• 杀菌消毒：光生空穴和活性氧物种（如・O2⁻、・OH）可破坏细菌细胞结构，实现高效杀菌。

• 其他领域：g-C3N4/TiO2 异质结在锂离子电池等能源存储领域有潜在应用，还可用于制备高性能气体传感器，提高灵敏度和选择性。

g-C3N4/TiO2异质结

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