TiO2量子点修饰g-C3N4及其光催化脱色性能研究

《TiO2量子点修饰g-C3N4及其光催化脱色性能研究》是一篇关于新型光催化剂材料的研究论文。该论文主要探讨了通过将TiO2量子点与g-C3N4复合，制备出一种具有优异光催化性能的复合材料，并对其在有机染料降解方面的应用进行了系统研究。研究结果表明，这种复合材料在可见光条件下表现出良好的光催化活性，为水处理和环境修复提供了新的思路。

论文首先介绍了g-C3N4作为一种重要的光催化剂材料的优势。g-C3N4是一种由碳、氮元素组成的二维层状材料，具有较宽的带隙（约2.7 eV），能够吸收紫外光，但在可见光下的光催化效率较低。为了克服这一限制，研究人员尝试将其与其他半导体材料结合，以拓宽其光响应范围并提高光催化活性。

在此基础上，TiO2量子点被引入到g-C3N4中。TiO2是一种广泛使用的光催化剂，具有良好的化学稳定性、无毒性和较高的氧化能力。然而，由于其带隙较宽（约3.2 eV），仅能吸收紫外光，限制了其实际应用。而将TiO2制成量子点后，其带隙会随着尺寸减小而增大，从而增强对紫外光的吸收能力。同时，TiO2量子点与g-C3N4之间的协同作用可以促进电子-空穴对的分离，提高光催化效率。

论文中采用水热法和溶剂热法相结合的方式制备了TiO2量子点修饰的g-C3N4复合材料。通过调控反应条件，如温度、时间、前驱体浓度等，得到了不同比例的复合材料。实验结果表明，当TiO2量子点的负载量为5 wt%时，复合材料的光催化性能达到最佳状态。

为了验证复合材料的光催化性能，论文设计了一系列实验，包括紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）测试、电化学阻抗谱（EIS）、瞬态荧光光谱（PL）以及光电流响应测试等。这些测试结果表明，TiO2量子点的引入有效提高了材料的光吸收能力，并促进了光生电子-空穴对的分离，从而增强了光催化活性。

在脱色性能方面，论文选择了多种典型的有机染料，如亚甲基蓝（MB）、罗丹明B（RhB）和刚果红（CR）作为目标污染物。实验结果显示，在可见光照射下，TiO2量子点修饰的g-C3N4复合材料对这些染料具有显著的降解能力。其中，对亚甲基蓝的降解率在120分钟内达到了98%以上，显示出优异的光催化性能。

此外，论文还研究了复合材料的循环使用性能。经过多次重复实验后，复合材料仍保持较高的催化活性，说明其具有良好的稳定性和可重复使用性。这为实际应用提供了重要依据。

综上所述，《TiO2量子点修饰g-C3N4及其光催化脱色性能研究》是一篇具有较高学术价值和应用前景的论文。通过对TiO2量子点与g-C3N4的复合，不仅拓展了g-C3N4的光响应范围，还显著提高了其光催化性能。该研究为开发高效、稳定的光催化剂材料提供了新的思路，也为环境污染治理提供了有力的技术支持。