GCN新型非金屬聚合物光催化劑的實際應用研究
石墨碳氮化物（g-C3N4，GCN）是一種新型非金屬聚合物光催化劑，其帶隙約為2.7eV，适合于響應相對較寬的太陽輻射光譜範圍。
是以，GCN打破了傳統光催化材料（如TiO2和ZnO）的障礙，即它們僅利用紫外光能量的能力[78]。
它的其他獨特特性，包括制備簡單、環境友好和高穩定性，在環境、能源和工業領域引起了越來越多的關注。
然而，GCN的催化活性在實際應用中仍然不夠好。
相當窄的可見光響應範圍、光生電荷的容易複合、小的比表面積和很少的活性位點對其光催化性能産生負面影響[79]。
與塊狀材料相比，“零維”量子點具有獨特的尺寸效應、量子限制效應和邊緣效應，以及其他優點，如寬的可見光吸收範圍、大的比表面積、強的光電轉換能力等[80]。
在由QDs和GCN構成的複合材料中，材料在可見光區域的吸收範圍變寬，改變的能帶結構加速了光生電荷載流子對的分離和傳輸，反應性表面位點增加，進而增強了其光催化活性[81]。
半導體金屬硫化物，特别是I-III-VI多硫化物，具有許多優點，例如強可見光吸收、窄帶隙、優異的導電性、化學穩定性和抗光腐蝕性[82]。
硫化铟（In2S3）是一種帶隙能量為2.0-2.3eV、高光敏性和低毒性的n型半導體。
硫化铟的光化學性能可以通過引入銀來增強，進而獲得化學計量比範圍從摻雜水準到AgIn5S8和AgInS2的I-III-VI硫化物[83-85]。
石墨氮化碳（GCN）的制備通過典型的煅燒過程進行：将10.0g尿素放入帶蓋的氧化鋁坩埚中，在馬弗爐中以10℃/min的加熱速率加熱至520℃，在520℃下保持4小時，然後以10℃/min的速率冷卻至室溫。
将産品收集為淡黃色粉末，以備日後使用。
Ag修飾的硫化铟量子點（AISQDs）的合成通過以下步驟進行：将0.1mmolAgNO3、0.8mmolInN3O9•xH2O和2mmolGSH依次加入到含有40mL去離子水的燒杯中。
超聲處理10分鐘後，将其充分混合。
然後，在磁力攪拌下，滴加0.05mol/LNaOH溶液以将pH調節至8.5之後，将上述混合溶液轉移到三頸燒瓶中，并放入配有冷凝回流裝置的油浴中。
在N2氣氛和攪拌下将溫度升高至90℃，并快速加入0.6mmolNa2S溶液。
反應在90℃下進行1小時，然後停止加熱，系統自然冷卻至室溫。
最後，用異丙醇洗滌溶液，離心，在室溫下真空幹燥沉澱，得到橙色粉末，即AISQDs。
對于AISQDs/GCN的合成，采用原位生長法，即與AISQDs的制備程式相同，不同之處在于首先根據計算值将一定量的GCN粉末添加到40mL去離子水中，并進行超聲處理10分鐘（方案1）。
最後，合成了一系列不同重量比的複合材料，包括5wt%AISQD/GCN，8wt%AISQDs/GCN，10wt%AISQDs/GCN，12wt%AISQDs/GCN，15wt%AISQDs/GCN，縮寫為：5%-AISQDs/GCN、8%-AISQDs/GCN、10%-AISQDs/GCN、12%-AISQDs/GCN和15%-AISQDs/GCN。
以四環素為模型污染物，研究了合成催化劑的光催化活性。
在自制的光催化反應裝置中進行光降解實驗，使用配備420nm濾光器的1000W鹵素燈作為光源，将含有污染溶液的石英燒杯固定在距光源10cm的距離處。
TC溶液（40mg/L）的體積為100mL，光催化劑的用量為50mg（0.5g/L）。
簡而言之，在實驗之前，将含有50mg催化劑的100mLTC溶液超聲處理3分鐘，以使催化劑均勻分散。
加入催化劑後，首先，将懸浮液在暗反應30min（即在黑暗環境下攪拌30分鐘），以達到TC在光催化劑表面上的吸附-解吸平衡，然後将燈打開1小時。
将懸浮液離心，然後通過0.22μm微孔膜過濾上清液，以去除光催化劑，然後通過TU-1901紫外-可見分光光度計在357nm波長下測量溶液的吸光度，并計算降解效率。
綜上，可得出結論，AISQDs/GCN的有價值的光催化活性主要歸因于增強的可見光利用以及AISQDs和GCN之間的緊密接觸以形成II型異質結，這将加速界面處的電荷轉移并減少載流子對複合。
是以，電子和空穴可以快速參與有機污染物的光催化降解和制氫，換句話說，可以大大提高氧化和還原反應中的光催化效率。
希望這項工作能夠完成用多硫化物量子點修飾GCN以增強光活性的嘗試，并為優化GCN的光電性能以進一步應用此類納米結構複合半導體提供一個新的起點。
