碳材料氮化碳ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2017/12/12,#,氮化碳（,C,3,N,4,）,氮化碳（C3N4）,1,石墨相氮化碳,2,文献研究,3,3,背景及简介,3,1,石墨相氮化碳2文献研究33背景及简介31,2,背景,及简介,1989,年,A.Y. Liu,和,M.L. Cohen,根据,-Si3N4,的晶体结构，用,C,替换,Si,，在局域态密度近似下采用第一性赝势能带法从理论上预言了,-C3N4(,即氮化碳,),这种硬度可以和金刚石相媲美而在自然界中尚未发现的新的共价化合物,。,1996,年，,Teter,和,Hemley,通过计算认为,C3N4,可能具有,5,种结构，即,相，,相，立方相、准立方相,以及,类石墨相,。除了类石墨相外，其他,4,种结构物质的硬度都可以与金刚石相比拟。,背景及简介 1989年 A.Y. Liu和M.L.,3,背景及,简介,1993,年,7,月，美国哈佛大学传出轰动性的科技新闻,:,利用激光溅射技术研制成功氮化碳薄膜。分析表明，新材料具有,-C3N4,结构，而具有这种结构的晶体硬度将超过目前世界上最硬的金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。,制备,氮化碳的实验是在,1989,年首先从理论上预言,4,年之后获得成功的。在分析一系列超硬材料结构，如最硬的材料金刚石，体积弹性模量,B,高达,435GPa(,吉帕,),，立方氮化硼,B=369GPa,，以及硬度相对较低的碳化硅,(SiC),、碳化硼,(B4C),和氮化硅,(Si3N4),等超硬材料后，发现其中,-Si3N4,已经有大量的研究结果，于是提出以,C,取代,Si,会产生怎样的结果,?,计算表明，得到的数据令人振奋，,-C3N4,晶体的体积弹性模量,B=483GPa!,而材料的体积弹性模量,B,的大小正是表征材料硬度高低的宏观物理量。这就从理论上首次预言了氮化碳的硬度可能比以往世界上最硬的金刚石还要高,。,背景及简介1993年7月，美国哈佛大学传出轰动性的科技新闻:,4,合成研究,在,理论的预言下，人们采用各种手段试图在实验室合成出这种新的低密度高硬度的非极性共价键化合物，常用的制备方法有震荡波压缩、高压热解、离子注入、反应溅射、等离子体化学气相沉积、电化学沉积、离子束沉积、低能离子辐射、脉冲电弧放电和脉冲激光诱导等，但这种超硬材料的合成结果并不理想，主要表现在沉积物多为非晶,CN,薄膜，少数实验得到纳米级尺寸的,C3N4,晶粒镶嵌于非晶薄膜中，很少得到大颗粒的晶体。另外，目前又没有天然存在的标样，而且由于氮化碳几种相态的能量相近，在制备的薄膜中很难得到单一相的氮化碳化合物，使得对这种材料的准确表征存在很多困难，如对,IR,光谱吸收峰位置的确切解释，,X,射线衍射,(XRD),或透射电镜,(TEM),结果与预言值之间的较大差别，,Raman,光谱仅表现为石墨或无定形碳膜的特征光谱等，这些困难使得目前的氮化碳的合成研究进展缓慢。但一些研究结果表明非晶,CN,薄膜也具有很高的硬度、耐磨性、储氢性能以及优异的场发射性能，值得人们深入研究。,因此我们将着重,介绍研究较多的石墨,相氮化碳,合成研究 在理论的预言下，人们采用各种手段试图在,5,石墨相氮化碳（,g-C,3,N,4,),不含金属，成本低廉,可见光吸收,比表面积大,禁带宽度适中,结构稳定,二维纳米片结构,石墨相氮化碳（,g-C,3,N,4,）的,特点,优越的光催化剂,石墨相氮化碳（g-C3N4) 不含金属，成本低廉 可见光吸收,6,光催化的介绍,光催化机理图,光催化技术作为一种高效、安全的环境友好型环境净化技术，对室内空气质量的改善已得到国际学术界的认可,。,1967,年藤岛昭教授在一次试验中发现光催化反应，光催化技术是一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术，在光的照射下可将有机污物彻底降解为二氧化碳与水，同时光催化材料自身无损耗，被环保界认为是,21,世纪环境净化领域的革命性突破，被誉为,当今世界最理想的环境净化技术,。,优点,:,操作简单、能耗低、无二次污染、效率,高等,光催化的介绍光催化机理图光催化技术作为一种高效、安全的环境友,7,超分子自组装法制备氮化碳聚合物,Thomas,等,通过将等摩尔比的三聚氰胺,和三聚,氰酸溶解在,二甲基亚砜,溶剂中进行自组装形成超,分子,再分离出来,得到具有叠层堆垛的花球形貌超分子,组装体,进一步,焙烧热聚合成氮化碳纳米,材,料,信息来源：,Jun Y S, Lee E Z, Wang X C, et al. Advanced Functional Materials J, 2013, 23,（,29,）：,3661-3667,超分子自组装法制备氮化碳聚合物Thomas 等通过将等摩尔比,8,信息来源：,Jun Y S, Lee E Z, Wang X C, et al. Advanced Functional Materials J, 2013, 23,（,29,）：,3661-3667,超分子自组装法制备氮化碳聚合物,信息来源：Jun Y S, Lee E Z, Wang X,9,超分子自组装合成方法在很大程度上受到,溶剂种类,、组装,时间、超分子表面能、焙烧温度,和,时间,的影响,。,Shalom,等详细,研究了,溶剂,和,热聚合温度,等因素对,三聚氰,胺,-,三聚氰酸超分子和氮化碳的形貌织构的作用,。,当,采用,水,和,氯仿,作为溶剂时,分别得,到的是,棒状形貌,和,针状,结构,，,而当,采用,乙醇,作为溶剂时,得到的是规则的,薄饼状,三聚氰胺,-,三聚氰酸超分子,。,在焙烧后,原先的薄饼状形貌转变成,了,空心形貌,。,延长焙烧时间能够使空心纳米,结构生长,得更均匀完整。,超分子自组装法制备氮化碳聚合物,信息来源：,Shalom M, Inal S, Fettkenhauer C, et al. Journal of the,American Chemical,Society J, 2013, 135,（,19,）：,7118-7121.,超分子自组装合成方法在很大程度上受到溶剂种类、组装时间、超分,10,信息来源：,Shalom M, Inal S, Fettkenhauer C, et al. Journal of the,American Chemical,Society J, 2013, 135,（,19,）：,7118-7121,.,右,图来源于自己拍摄,超分子自组装法制备氮化碳聚合物,a,、,三聚氰,胺,-,三聚氰酸组装体的,SEM,图；,b,、,三聚氰酸,-,三聚,氰胺组装体在,550 ,氮气气氛中焙烧,12 h,后的,SEM,照片,信息来源：Shalom M, Inal S, Fettken,11,前驱体,550,，,4h,离心，取上清液,加水,60,烘干,CNNS,前驱体：尿素、三聚氰胺、二聚氰胺及其组合等,热聚合,法制备,g-C,3,N,4,nanosheets,（,CNNS,）,淡黄,色,固体,超声,4h,前驱体550，4h离心，取上清液加水60烘干CNNS前驱,12,2,、,4,、,6-,三氨基密啶,掺杂：将,2,、,4,、,6-,三氨基密,啶与前驱体混合，采用共聚合法制备,CNNS,g-C,3,N,4,纳米片的氧化：,将所制备的,g-C,3,N,4,纳米片,在,550,空气环境下氧化。,五、,g-C,3,N,4,nanosheets,的改,性,2、4、6-三氨基密啶掺杂：将2、4、6-三氨基密啶与前驱,13,七、,CNNS/CdS QDs,复合材料的,表征,b,a,热聚合法制备,TEM,图，,CNNS,（,a,、,b),片状二维结构,七、CNNS/CdS QDs复合材料的表征ba热聚合法制备T,14,Thanks for attention!,Thanks for attention!,15,