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g-c3n4复合材料的制备及其对有机污染物的光催化降解

g-C3N4复合材料的制备及其对有机污染物的光催化降解

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作者：谷心悦南京师范大学

学位级别：硕士

我国作为工农业及医疗用品的生产与使用大国,氯酚及抗生素的大量应用对水体环境造成了严重危害。这些污染物的半衰期长,且自身持久性高,通过在生态环境中的累积可对人体造成严重影响;因此,寻找简单有效的污染物降解方法尤为重要,光催化... 详细信息

我国作为工农业及医疗用品的生产与使用大国,氯酚及抗生素的大量应用对水体环境造成了严重危害。这些污染物的半衰期长,且自身持久性高,通过在生态环境中的累积可对人体造成严重影响;因此,寻找简单有效的污染物降解方法尤为重要,光催化技术作为一种绿色环保且能源可再生的降解手段受到了广泛关注。石墨碳氮化物(g-cn)作为一种环境友好的非金属半导体催化材料,可以有效降解水体中的污染物,但在光辐射条件下产生的电子(e)与空穴(h)较易复合限制了其光催化活性。本文采用水热法以及还原法制备了以g-cn为主体的复合材料,并对材料的结构及光电性能等进行了表征,以2,4-二氯苯酚(2,4-DcP)及磺胺二甲基嘧啶(SMT)为目标污染物,测试所制备复合材料的催化性能,考察了外界因素对污染物降解效果的影响,并对光催化反应机理进行了初步探讨。研究内容主要包括:1、所制备的ZnnbO/g-cn复合材料中ZnnbO相对均匀地负载于g-cn材料表面。ZnnbO与g-cn摩尔比为1:7,在可见光照射180 min后,pH为6.7,浓度为10 mg·L的2,4-DcP溶液加入投加量为0.4 g·L的复合材料,其降解率可达95.7%。ZnnbO/g-cn复合材料的电子传输符合Z-型转移路径。2、采用水热法制备biMoO/g-cn复合材料。biMoO与g-cn的质量比为1:1,光照180 min,SMT(10 mg·L)溶液在投加量为0.5 g·L复合材料催化作用下,其降解率可达94.0%。该复合材料经多次循环后,其光催化性能未呈现明显下降,表明该材料具有良好的结构稳定性。通过异质结构的构建提高了材料的光降解活性。3、采用三步法制备bi-bivo/g-cn复合材料,并将其用于SMT的光催化降解。经180 min光照,pH为7.04,初始浓度为10 mg·L的SMT溶液加入0.5g·L投加量的复合材料,降解率可达93.6%。这主要归因于材料经naBH还原后,表面等离子体共振(SPR)效应提高了界面电子的迁移效率,增强了bi-bivo/g-cn复合材料对SMT的光催化活性。

关键词： Znnb2O6/g-c3n4 bi4MoO9/g-c3n4 bi-bivo4/g-c3n4 复合材料光催化 2,4-二氯苯酚磺胺二甲基嘧啶

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