Влияние алюминия на синтез графитоподобного нитрида углерода из тиомочевины

Исследован процесс формирования композитного материала на основе графитоподобного нитрида углерода путем пиролитического разложения при 550 °C смеси тиомочевины с добавлением алюминиевой пудры в количестве 5–30 масс.%. Анализ методами растровой электронной микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и рентгеновской дифрактометрии позволил установить, что синтезированный материал состоит из нитрида углерода, сульфида алюминия, остаточного металлического алюминия и его гидроокиси. Избыток металлического алюминия обусловлен частичным взаимодействием с серосодержащими летучими веществами, образующимися при термическом разложении тиомочевины. Показано, что интенсивность и ширина спектров фотолюминесценции синтезированных композитов определяется концентрацией алюминия в исходной смеси. Максимум интенсивности фотолюминесценции при увеличении концентрации алюминия от 5 до 30 масс.% смещается в длинноволновую область с 534 на 560 нм. Это может быть использовано при создании оптоэлектронных устройств на основе графитоподобного нитрида углерода.

1. Baglov A. V., Chubenko E. B., Hnitsko A. A., Borisenko V. E., Malashevich A. A., Uglov V. V. (2020) Structural and Photoluminescence Properties of Graphite-Like Carbon Nitride. Semiconductors. (54), 226–230. DOI: 10.1134/S1063782620020049.

2. Wu Y., Wang Y., Li M. (2021) Progress in Photocatalysis of g-C3N4 and its Modified Compounds. E3S Web of Conferences. (233), 01114. DOI: 10.1051/e3sconf/202123301114.

3. Wen J., Xie J., Chen X., Li X. (2017) A Review on g-C3N4-Based Photocatalysts. Appl. Surf. Sci. (391), 72–123. DOI: 10.1016/j.apsusc.2016.07.030.

4. Denisov N. M., Chubenko E. B., Bondarenko V. P., Borisenko V. E. (2019) Synthesis of Oxygen-Doped Graphitic Carbon Nitride from Thiourea. Tech. Phys. Lett. (45), 108–110. DOI: 10.1134/S1063785019020068.

5. Sudhaik A., Raizada P., Shandilya P., Jeong D.-Y., Lim J.-H., Singh P. (2018) Review on Fabrication of Graphitic Carbon Nitride Based Efficient Nanocomposites for Photodegradation of Aqueous Phase Organic Pollutants. J. Ind. Eng. Chem. (67), 28–51. DOI: 10.1016/j.jiec.2018.07.007.

6. Zhu J., Xiao P., Li H., Carabineiro S. A. C. (2014) Graphitic Carbon Nitride: Synthesis, Properties, and Applications in Catalysis. ACS Appl. Mater. Interface. (6), 16449–16465. DOI: 10.1021/am502925j.

7. Chubenko E. B., Baglov A. V., Leonenya M. S., Yablonskii G. P., Borisenko V. E. (2020) Structure of Photoluminescence Spectra of Oxygen-Doped Graphitic Carbon Nitride. J. Appl. Spectr. (87), 9–14. DOI: 10.1007/s10812-020-00954-y.

8. Zhao Z., Sun Y., Dong F. (2015) Graphitic Carbon Nitride Based Nanocomposites: a Review. Nanoscale. (7), 15–37. DOI: 10.1039/C4NR03008G.

9. Chubenko E. B., Baglov A. V., Borisenko V. E. (2020) One-Step Synthesis of Visible Range Luminescent Multicomponent Semiconductor Composites Based on Graphitic Carbon Nitride. Advanced Photonics Research. (1), 2000004. DOI: 10.1002/adpr.202000004.

10. Chubenko E. B., Baglov A. V., Leanenia M. S., Urmanov B. D., Borisenko V. E. (2021) Broad Band Photoluminescence of g-C3N4/ZnO/ZnS Composite Towards White Light Source. Mater. Sci. Eng., B. (267), 115109. DOI: 10.1016/j.mseb.2021.115109.

11. Thomas A., Fischer A., Goettmann F., Antonietti M., Muller J.-O., Schlogl R., Carlsson J. M. (2008) Graphitic Carbon Nitride Materials: Variation of Structure and Morphology and their Use as Metal-Free Catalysts. J. Mater. Chem. (18), 4893–4908. DOI: 10.1039/B800274F.

12. Moldoveanu S. C. (2019) Pyrolysis of Organic Molecules. Amsterdam, Elsevier Science Publ.