CN112007632A - 一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型花状SnO2/g‑C3N4异质结光催化材料的制备方法。其制备方法包括以下几个步骤：首先以三聚氰胺为前驱体在箱式炉中多次煅烧制备块状g‑C3N4，对块状g‑C3N4在乙醇溶剂中进行超声剥离得到g‑C3N4纳米薄片。同时以SnCl2·2H2O和Na3C6H5O7·2H2O为原料采用溶剂热法制备花状SnO2；然后将g‑C3N4和花状SnO2在乙醇溶剂物理混合，充分搅拌直至乙醇挥发，最后把干燥好的样品在管式炉中通N2退火，最终得到花状SnO2/g‑C3N4复合光催化剂。复合材料中，花状SnO2中含有活性缺陷中心Sn2+，与Sn4+构成Sn2+/Sn4+氧化还原对，可以作为光生载流子传输通道，加快电荷的转移和分离，从而可以大幅度提高光催化降解效率，能够有效降解环境中的污染物。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，属于材料技术领域。
背景技术
随着现代工业的快速发展，能源危机和环境问题已成为可持续发展中的最大危机，这也是目前亟待解决的两个关键问题。光催化技术利用不竭的太阳能来提供能量，用来降解环境中的有机染料被认为是解决能源和环境问题根源的最有效和最佳解决方案。光催化技术的基本原理是利用半导体光催化剂将光能转化为化学能，当半导体光催化剂的能带边缘位置符合要求，光生载流子将与材料表面的有机污染物或者水发生氧化或者还原反应，将其分解为无机物(如二氧化碳和水)或者无害的有机小分子。而且由于其在能源和环境方面的应用，如光解产生氢，有机染料的光催化降解，光催化空气净化等，引起了众多研究者们的关注。以二氧化钛为代表的传统光催化剂因其廉价，无害和稳定的优点而备受关注。但是，紫外线响应较弱，无法最大程度地利用太阳能，因此效率相对较低。因此，开发稳定有效的可见光催化剂是研究人员的共同责任。
石墨碳氮化物(g-C3N4)是一种新型的非金属半导体光催化材料，因其独特的能带结构和良好的理化性能而引起广泛关注。然而，由于材料本身的可见光吸收弱和载流子复合率高，实际光催化效率并不理想。所以寻找合适的半导体材料与g-C3N4复合，是提高光催化效率的关键。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，该花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂能够解决上述问题，既可以让光生电子-空穴分离率提高，又使得材料具有较高的光催化降解能力。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，包括以下几个步骤：
(1)g-C3N4纳米薄片的制备
称取三聚氰胺在马弗炉中进行热聚和反应，得到黄色块状材料，将其研磨至粉末后煅烧，结束后收集样品，将样品加入适量乙醇溶液中进行超声和搅拌，然后将g-C3N4溶液离心后干燥，得到薄层状g-C3N4样品；
(2)花状SnO2材料的制备
首先将SnCl2·2H2O溶解在乙二醇和水中并剧烈搅拌；接着，将柠檬酸钠溶解在上述溶液中，并通过磁力搅拌形成均匀溶液，调节溶液PH为10得到混合溶液；1小时后，将混合溶液转移至不锈钢反应釜中，密封并在恒温器中进行水热反应，然后自然冷却至室温，收集亚麻黄色沉淀，离心后洗涤、干燥并收集样品；最后将样品在马弗炉中退火得到花状SnO2样品；
(3)花状SnO2/g-C3N4异质结光催化复合材料的制备
首先，将步骤(1)制得的g-C3N4样品在无水乙醇中超声处理；然后将干燥的SnO2样品添加到其中，并在通风橱中搅拌直到乙醇完全蒸发为止；最后在管式炉中退火，得到花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂。
优选地，步骤(1)中热聚和反应反应具体过程如下：先以2℃/min的升温速率的升温至500℃，保温2h，然后在接着以2℃/min的升温速率的升温至530℃，最后自然冷却至室温即可；干燥温度为55-65℃，干燥时间为8-12h。
优选地，步骤(1)中，离心速率为4500-5500r/min，时间是8-12min。
优选地，步骤(2)中乙二醇和水的体积比为2：1。
优选地，步骤(2)中水热反应的温度为155-165℃，保温时间18-20h。
优选地，步骤(2)中离心洗涤溶剂是无水乙醇和蒸馏水，洗涤后的干燥温度为55-65℃，干燥时间为4.5-5.5h。
优选地，步骤(2)中退火温度为390-410℃，保温时间为140-160min，升温速率为1℃/min。
优选地，步骤(3)中g-C3N4和花状SnO2的质量比为100:14-16。
优选地，步骤(3)中超声时间为25-35min。
优选地，步骤(3)中管式炉所通气体为氮气，退火温度为390-410℃，保温时间为140-160min，升温速率为1℃/min。
本发明的效益在于：
本发明制备的一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化复合材料，是将花状SnO2均匀地长在g-C3N4纳米片上。由于材料间的能带匹配，构成了Z-scheme光催化反应体系，极大的提高了光催化效率。这种体系的优势在于：由于花状SnO2的导带位置为0.11eV,价带为2.89eV；g-C3N4的导带位置为-1.09eV，价带为1.55eV。光催化剂中含有缺陷Sn2+活性位点，而且Sn4+/Sn2+的氧化还原电势为0.151V，相对于花状SnO2的导带电势(0.11V)足够正，故花状SnO2导带上的电子可以将Sn4+还原为Sn2+，而g-C3N4价带中的空穴又可以将Sn2+氧化为Sn4 +，如此循环，可以有效加快电荷的转移和分离，提高光催化降解能力。
附图说明
图1为新型光催化剂花状SnO2/g-C3N4的制备流程图；
图2为新型光催化剂花状SnO2/g-C3N4的XRD图谱；
图3为新型光催化剂花状SnO2/g-C3N4的FTIR图谱；
图4中(a)(b)分别为新型光催化剂花状SnO2/g-C3N4的SEM及TEM图；
图5为新型光催化剂花状SnO2/g-C3N4的Raman图谱；
图6为新型光催化剂花状SnO2/g-C3N4的XPS图谱，其中，(a)为SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的XPS全谱图，(b)为Sn的高分辨图谱；
图7为新型光催化剂花状SnO2/g-C3N4的UV-Vis图谱；
图8为新型光催化剂花状SnO2/g-C3N4的PL图谱。
具体实施方式
实施例1
(1)g-C3N4纳米薄片的制备
将5g三聚氰胺倒入陶瓷坩埚中，以2℃/min的升温速率放入马弗炉中，加热至500℃，并保持2h，然后将其升至530℃在相同的加热速率下保持2h，然后用炉冷却至室温，得到黄色块状材料。将得到的嵌段g-C3N4在研钵中研磨成片状粉末，然后将粉末转移到陶瓷上，随后在550℃下保温2h(加热速率为5℃/min)。煅烧结束后取出样品，在乙醇与水的体积比为1：1的溶液中进行超声，得到层状的g-C3N4溶液，最后将所得产品放置在真空干燥箱中60℃干燥8-12h。
(2)花状SnO2材料的制备
首先将0.362g的SnCl2·2H2O溶解在30mL的乙二醇和水(V1：V2＝2：1)中并剧烈搅拌。接着，将2.410g柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O)溶解在上述SnCl2溶液中，并通过磁力搅拌形成均匀溶液。第三，滴加氨水到均匀溶液中直到pH＝10。约1小时后，将混合溶液转移至50毫升衬有特氟隆的不锈钢高压釜中，密封并在160℃的恒温器中加热18小时，然后自然冷却至室温。收集亚麻黄色沉淀，离心并用蒸馏水和无水乙醇洗涤几次。然后在60℃下干燥5h，并收集样品。最后，将样品在马弗炉中退火，在400℃下保持150min，加热速率为1℃/min，最终得到花状SnO2。
(3)花状SnO2/g-C3N4异质结光催化复合材料的制备
将100mg g-C3N4样品在适量的乙醇中超声处理30分钟，然后加入15mg花状SnO2，并在通风橱中搅拌过夜，直到乙醇完全蒸发为止，最后，将花状复合材料样品在管式炉中通氮气退火，在400℃下保持150min，加热速度为1℃/min。加热结束后即可得到样品花状SnO2/g-C3N4-18h。
实施例2
(1)g-C3N4纳米薄片的制备
将5g三聚氰胺倒入陶瓷坩埚中，以2℃/min的升温速率放入马弗炉中，加热至500℃，并保持2h，然后将其升至530°在相同的加热速率下保持2h，然后用炉冷却至室温，得到黄色块状材料。将得到的嵌段g-C3N4在研钵中研磨成片状粉末，然后将粉末转移到陶瓷上，随后在550℃下保温2h(加热速率为5℃/min)。煅烧结束后取出样品，在乙醇与水的体积比为1：1的溶液中进行超声，得到层状的g-C3N4溶液，最后将所得产品放置在真空干燥箱中60℃干燥8-12h。
(2)花状SnO2材料的制备
首先将0.362g的SnCl2·2H2O溶解在30mL的乙二醇和水(V1：V2＝2：1)中并剧烈搅拌。接着，将2.410g柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O)溶解在上述SnCl2溶液中，并通过磁力搅拌形成均匀溶液。第三，滴加氨水到均匀溶液中直到pH＝10。约1小时后，将混合溶液转移至50毫升衬有特氟隆的不锈钢高压釜中，密封并在160℃的恒温器中加热20小时，然后自然冷却至室温。收集亚麻黄色沉淀，离心并用蒸馏水和无水乙醇洗涤几次。然后在60℃下干燥5h，并收集样品。最后，将样品在马弗炉中退火，在400℃下保持150min，加热速率为1℃/min，最终得到花状SnO2。
(3)花状SnO2/g-C3N4异质结光催化复合材料的制备
将100mg g-C3N4样品在适量的乙醇中超声处理30分钟，然后加入15mg花状SnO2，并在通风橱中搅拌过夜，直到乙醇完全蒸发为止，最后，将花状复合材料样品在管式炉中通氮气退火，在400℃下保持150min，加热速度为1℃/min。加热结束后即可得到样品花状SnO2/g-C3N4-20h。
结合附图对本发明作进一步说明如下：
(1).XRD分析
花状SnO2/g-C3N4样品的XRD衍射图谱如附图2所示。在13.1°和27.6°处的衍射峰归因于g-C3N4的(100)和(002)平面，这归因于层间结构堆积和芳族体系的特征性晶间堆积峰。同时，花状SnO2在26.7°，33.9°，38.1°，51.8°和54.9°出现5个衍射峰，这些峰分别属于四方SnO2的(110)，(101)，(200)，(211)，(220)平面。特别地，在29.8°出现的衍射峰归属于SnO的(101)平面。花状SnO2/g-C3N4复合光催化剂的XRD图谱显示花状SnO2和g-C3N4的组合特征。
(2).FTIR分析
傅里叶变换红外光谱仪测试样品的FTIR图谱，如附图3所示。在812cm-1和1639cm-1处出现的峰分别归因于g-C3N4的杂环C-N和C-N拉伸振动模式。花状SnO2的特征峰位于约626cm-1。复合后的材料仍保持花状SnO2和g-C3N4的基本特征，说明花状SnO2/g-C3N4复合材料的成功合成。
(3).SEM及TEM分析
测试该样品SEM及TEM，其结果如附图4所示。花状SnO2/g-C3N4复合材料的SEM和TEM图像分别如图4a和图4b所示。根据图像可以看出g-C3N4具有清晰的分层结构，花状SnO2由彼此连接的许多纳米片组成，而且花状SnO2的比表面积较大，反应面积也会增大，有助于光催化活性的提高。可以看出，纳米花状的SnO2在层状g-C3N4上均匀地生长，并且纳米花状的SnO2可以有效地增加光催化剂的比表面积，有助于提高光催化效果。通过XRD，FT-IR，SEM和TEM分析，证明成功制备了花状SnO2/g-C3N4复合光催化剂。
(4).Raman分析
样品的Raman图谱如附图5所示。其中212cm-1处的峰可归因于SnO的振动峰。488cm-1峰可归因于SnO2的Eg模式，可分别将641cm-1和753cm-1峰分配给SnO2的A1g和B2g振动模式。这些拉曼光谱特征表明，合成的SnO2纳米管具有四方金红石结构的特征。此外，通过计算SnO和SnO2的振动强度之比，发现在400℃下SnO的相对含量最高。
(5).XPS分析
样品的XPS图谱如附图6所示。对于扫描光谱(图6a)，可以观察到g-C3N4和花状SnO2分别包含碳和氮，锡和氧元素。所有元素都存在于花状SnO2/g-C3N4复合材料中。图6b显示了高分辨率的Sn3d光谱，其中Sn 3d 3/2和Sn 3d 5/2的峰分别位于494.48ev，494.98ev，486.48ev和485.98ev。其中494.48ev，485.98ev和494.98、485.98ev分别属于Sn2+和Sn4+。这也证实了有缺陷的花状SnO2/g-C3N4中Sn2+和Sn4+的共存。通过拉曼和XPS光谱分析，证明成功合成了含缺陷Sn2+活性中心的花状SnO2/g-C3N4复合光催化剂。其中Sn2+/Sn4+可作为载流子传输通道，加快电荷的转移和分离，有效提高光催化效率。
(6).UV-Vis分析
样品的UV-Vis图谱如附图7所示。通过紫外-可见漫反射光谱分析研究了花状SnO2/g-C3N4复合材料的光学性质。如图7所示，纯g-C3N4在可见光区域的吸收边缘为约460nm，由于g-C3N4相对质量较大、吸光能力强，异质结复合材料吸收特征与g-C3N4相似。并且花型SnO2/g-C3N4光催化剂在掺杂花型SnO2后具有轻微的红移。说明花状SnO2/g-C3N4复合材料在整个光范围内显着增强了光吸收，从而提高了花状SnO2/g-C3N4复合材料的光催化活性。
(7).PL分析
样品的PL图谱如附图8所示。显示了g-C3N4和花状SnO2/g-C3N4的PL光谱。纯g-C3N4在430nm处具有很强的发射光谱，荧光强度较强。与g-C3N4相比，花状SnO2/g-C3N4复合材料的荧光强度显著下降，表明含有Sn2+活性位点的花状SnO2/g-C3N4复合材料可以有效地促进电子-空穴对的分离，降低电子-空穴对复合率，提高光催化降解能力。该异质结光催化剂在污染物的降解方面有很大的应用前景。
Claims (10)
1.一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤：
(1)g-C3N4纳米薄片的制备
称取三聚氰胺在马弗炉中进行热聚和反应，得到黄色块状材料，将其研磨至粉末后煅烧，结束后收集样品，将样品加入适量乙醇溶液中进行超声和搅拌，然后将g-C3N4溶液离心后干燥，得到薄层状g-C3N4样品；
(2)花状SnO2材料的制备
首先将SnCl2·2H2O溶解在乙二醇和水中并剧烈搅拌；接着，将柠檬酸钠溶解在上述溶液中，并通过磁力搅拌形成均匀溶液，调节溶液PH为10得到混合溶液；1小时后，将混合溶液转移至不锈钢反应釜中，密封并在恒温器中进行水热反应，然后自然冷却至室温，收集亚麻黄色沉淀，离心后洗涤、干燥并收集样品；最后将样品在马弗炉中退火得到花状SnO2样品；
(3)花状SnO2/g-C3N4异质结光催化复合材料的制备
首先，将步骤(1)制得的g-C3N4样品在无水乙醇中超声处理；然后将干燥的SnO2样品添加到其中，并在通风橱中搅拌直到乙醇完全蒸发为止；最后在管式炉中退火，得到花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂。
2.根据权力要求书1所述的一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中热聚和反应反应具体过程如下：先以2℃/min的升温速率的升温至500℃，保温2h，然后在接着以2℃/min的升温速率的升温至530℃，最后自然冷却至室温即可；干燥温度为55-65℃，干燥时间为8-12h。
3.根据权力要求书1所述的一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，离心速率为4500-5500r/min，时间是8-12min。
4.根据权力要求书1所述的一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中乙二醇和水的体积比为2：1。
5.根据权力要求书1所述的一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中水热反应的温度为155-165℃，保温时间18-20h。
6.根据权力要求书1所述的一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中离心洗涤溶剂是无水乙醇和蒸馏水，洗涤后的干燥温度为55-65℃，干燥时间为4.5-5.5h。
7.根据权力要求书1所述的一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中退火温度为390-410℃，保温时间为140-160min，升温速率为1℃/min。
8.根据权力要求书1所述的一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中g-C3N4和花状SnO2的质量比为100:14-16。
9.根据权力要求书1所述的一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中超声时间为25-35min。
10.根据权力要求书1所述的一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中管式炉所通气体为氮气，退火温度为390-410℃，保温时间为140-160min，升温速率为1℃/min。
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|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113663717A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-11-19 | 西安热工研究院有限公司 | 一步合成制备复合氧化锡石墨相氮化碳光催化剂的方法 |
| CN113680374A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-11-23 | 中化学朗正环保科技有限公司 | 一种复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN113976152A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-01-28 | 辽宁科技大学 | 桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂及其制备和应用 |
| CN115634709A (zh) * | 2022-11-15 | 2023-01-24 | 常州大学 | 剥离自组装制备NMOs/g-C3N4 sheets复合材料的方法及其应用 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012077067A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-04-19 | Shimane Prefecture | 芳香族水酸化物の製造方法 |
| CN103586064A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-02-19 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 金属/类石墨氮化碳复合物催化剂及其制备方法 |
| CN107185556A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-22 | 合肥工业大学 | 一种基于非贵金属过渡元素硫化物的高效光催化剂的制备方法 |
| CN108786881A (zh) * | 2018-09-06 | 2018-11-13 | 江苏大学 | 可见光响应的二氧化钼纳米片/类石墨烯氮化碳光催化材料及其制备方法和用途 |
| CN109292895A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-01 | 重庆第二师范学院 | 一种光催化剂Li2SnO3的制备方法及运用 |
| US20190126243A1 (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Soochow University | Preparation method of a visible-light-driven cc@sns2/sno2 composite catalyst, and application thereof |
| CN109999887A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-12 | 合肥工业大学 | 一种β-FeOOH/g-C3N4异质结光催化材料的制备方法 |
| CN110180579A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-08-30 | 河北工业大学 | 多级SnS2纳米花与C3N4量子点复合材料及其制备方法与应用 |
| CN110729495A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-01-24 | 广东伟的新材料股份有限公司 | CNSs-Ni@Pt/PM-g-C3N4电催化剂及其制备方法 |
| CN110773221A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-11 | 燕山大学 | 一种静电自组装法合成SnO2/2D g-C3N4复合光催化剂的制备方法 |
| CN110841682A (zh) * | 2019-11-09 | 2020-02-28 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 氧化锡修饰修饰类石墨相氮化碳纳米片的制备方法及其产品和应用 |
-
2020
- 2020-08-28 CN CN202010886776.3A patent/CN112007632B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012077067A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-04-19 | Shimane Prefecture | 芳香族水酸化物の製造方法 |
| CN103586064A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-02-19 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 金属/类石墨氮化碳复合物催化剂及其制备方法 |
| CN107185556A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-22 | 合肥工业大学 | 一种基于非贵金属过渡元素硫化物的高效光催化剂的制备方法 |
| US20190126243A1 (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Soochow University | Preparation method of a visible-light-driven cc@sns2/sno2 composite catalyst, and application thereof |
| CN108786881A (zh) * | 2018-09-06 | 2018-11-13 | 江苏大学 | 可见光响应的二氧化钼纳米片/类石墨烯氮化碳光催化材料及其制备方法和用途 |
| CN109292895A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-01 | 重庆第二师范学院 | 一种光催化剂Li2SnO3的制备方法及运用 |
| CN109999887A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-12 | 合肥工业大学 | 一种β-FeOOH/g-C3N4异质结光催化材料的制备方法 |
| CN110180579A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-08-30 | 河北工业大学 | 多级SnS2纳米花与C3N4量子点复合材料及其制备方法与应用 |
| CN110729495A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-01-24 | 广东伟的新材料股份有限公司 | CNSs-Ni@Pt/PM-g-C3N4电催化剂及其制备方法 |
| CN110773221A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-11 | 燕山大学 | 一种静电自组装法合成SnO2/2D g-C3N4复合光催化剂的制备方法 |
| CN110841682A (zh) * | 2019-11-09 | 2020-02-28 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 氧化锡修饰修饰类石墨相氮化碳纳米片的制备方法及其产品和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LU, ZHEN ET AL.,: ""A simple method for synthesis of highly efficient flower-like SnO2 photocatalyst nanocomposites"", 《JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113680374A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-11-23 | 中化学朗正环保科技有限公司 | 一种复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN113663717A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-11-19 | 西安热工研究院有限公司 | 一步合成制备复合氧化锡石墨相氮化碳光催化剂的方法 |
| CN113976152A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-01-28 | 辽宁科技大学 | 桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂及其制备和应用 |
| CN113976152B (zh) * | 2021-11-17 | 2023-04-14 | 辽宁科技大学 | 桥接型TiO2-mCm/TA/CN异质结光催化剂及其制备和应用 |
| CN115634709A (zh) * | 2022-11-15 | 2023-01-24 | 常州大学 | 剥离自组装制备NMOs/g-C3N4 sheets复合材料的方法及其应用 |
| CN115634709B (zh) * | 2022-11-15 | 2023-12-08 | 常州大学 | 剥离自组装制备NMOs/g-C3N4 sheets复合材料的方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112007632B (zh) | 2022-08-26 |
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