Влияние условий термического синтеза на структурные и оптические свойства g-C3N4

Abstract

Графитоподобный нитрид углерода (g-C3N4) был синтезирован термическим прокаливанием карбамида на воздухе при температурах 450–600 °С. Методом рентгеновской дифракции установлено, что с ростом температуры синтеза наблюдается увеличение области когерентного рассеяния, а расстояние между полимеризованными гептазиновыми слоями уменьшается от 3.32 A до 3.22 A. Показано, что при температуре синтеза 500 °С молярное соотношение С/N = 0.76 в полученном нитриде углерода близко к стехиометрическому. По результатам спектроскопии диффузного отражения установлено, что образцы g-C3N4 поглощают оптическое излучение в области длин волн < 450 нм и имеют ширину запрещенной зоны в диапазоне 2.78-2.83 эВ. При увеличении температуры синтеза наблюдается красный сдвиг максимума фотолюминесценции. Наибольшая интенсивность свечения наблюдается для порошка g-C3N4, синтезированного при температуре 550 °С.

Graphite-like carbon nitride (g-C3N4) was synthesized by calcination of urea in the air at temperatures of 450–600 °C. It was found by X-ray diffraction that with an increase in the calcination temperature, the coherent scattering region increases, and the distance between the polymerized heptazine layers decreases from 3.32 A to 3.22 A It was shown at temperature of 500 °C the C/N molar ratio in the obtained carbon nitride is close to stoichiometric and equal to 0.76. Based on the diffuse reflectance spectroscopy analysis, g-C3N4 powder absorb in the wavelength range <450 nm and have a band gap in the range of 2.78-2.83 eV. With an increase in the calcination temperature, a redshift of the photoluminescence maximum is observed. The highest luminescence intensity is founded for the g-C3N4 powder synthesized at the temperature of 550 °C.