李震:改性g-C3N4在可见光下催化降解印染废水中有机染料的研究论文

李震:改性g-C3N4在可见光下催化降解印染废水中有机染料的研究论文

本文主要研究内容

作者李震(2019)在《改性g-C3N4在可见光下催化降解印染废水中有机染料的研究》一文中研究指出:科技的日新月异虽然为人们的生活带来了无尽便利,但同时也严重污染了全球水环境,故处理水污染、挽救生存环境刻不容缓。近些年兴起一种绿色环保的半导体光催化技术,在降解水和大气中的污染物、分解水制氢等方面发挥了重要作用,但传统的光催化材料(TiO2)不能利用可见光,存在带隙过宽和光降解效率较低等缺点。石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种很有前景的光催化材料,由于其非金属性、可以利用可见光、性质稳定、价廉易得和光催化性能较高等特点被研究人员广泛用于光降解有机污染物。g-C3N4具有共轭大π键结构,较易被改性或与其他化合物复合,这也是它的一项优势。本文讨论了g-C3N4的研究背景与现状,在通过不同前驱体制备出块状g-C3N4的基础上,通过掺杂其他半导体材料进行改性。用XRD、DRS、SEM、TEM、PL和FT-IR等表征手段研究所制备材料的结构与性质。选择不同结构的有机染料作为目标污染物来检测各个材料的光催化活性,并探究了不同实验条件对光催化效果的影响,最后推测可能的光降解机理。为今后将g-C3N4应用于印染废水治理奠定基础。本文的主要研究内容及结果如下:(1)采用煅烧法分别以三聚氰胺和尿素为前驱体制备出块状g-C3N4,用于可见光下催化降解罗丹明B。结果显示用尿素作为前驱体制备的g-C3N4对罗丹明B的吸附量和光降解率均高于用三聚氰胺作为前驱体制备的g-C3N4,且在光催化实验中催化剂的消耗量较少,可以适应不同初始浓度和初始pH的罗丹明B溶液。实验还发现其对甲基橙和酸性红1也具有一定的光催化降解效果,说明g-C3N4的光催化具有普遍性。最后选择用尿素作为前驱体制备的g-C3N4进行后续的改性实验。(2)分别通过BiOI和BiPO4改性g-C3N4用于可见光下光催化降解甲基橙和活性蓝19。实验结果表明,这两类铋系化合物的掺杂都提高了单体g-C3N4的光催化活性。通过表征分析得知,其光催化活性的提高是因为掺杂改性缩小了g-C3N4的带隙值,提高了其对可见光的利用率,减少了光生电子-空穴对的复合率,延长了它们的寿命。根据陷阱实验发现两种二元催化剂的光催化过程中起主要作用的活性因子都是超氧自由基,并且它们的光催化降解机理可能都遵循Z型异质结方案。(3)通过AgBr对两种二元材料进行再次改性,分别提升它们光催化降解甲基橙和活性蓝19的效率。通过表征发现AgBr的掺入进一步提高了二元催化剂对可见光的利用范围,并且提升了对可见光的吸收强度,这样更有利于材料内部活性因子的生成。因此掺入AgBr的两种三元催化剂的光催化效率都远高于二元催化剂。同时,半导体的掺杂改性并没有使原材料消耗小、适用于不同初始浓度和不同初始pH的有机染料溶液等这些特点改变。陷阱实验发现AgBr/BiOI/g-C3N4光催化降解甲基橙的过程中起主要作用的活性因子是空穴和超氧自由基,降解机理可能遵循双Z型异质结方案与Ag/AgBr体系的强电子俘获效应。而AgBr/BiPO4/g-C3N4光催化降解活性蓝19的过程中起主要作用的活性因子是超氧自由基,降解机理可能是由于g-C3N4、BiPO4和AgBr的导带和价带电位差,导致光生电子在BiPO4和AgBr的导带聚集,而光生空穴在g-C3N4的价带上聚集,有效减缓光生电子-空穴对的复合率,另外再加上Ag/AgBr体系的强电子俘获效应,三元材料对活性蓝19的光催化效率就大幅提升。

Abstract

ke ji de ri xin yue yi sui ran wei ren men de sheng huo dai lai le mo jin bian li ,dan tong shi ye yan chong wu ran le quan qiu shui huan jing ,gu chu li shui wu ran 、wan jiu sheng cun huan jing ke bu rong huan 。jin xie nian xing qi yi chong lu se huan bao de ban dao ti guang cui hua ji shu ,zai jiang jie shui he da qi zhong de wu ran wu 、fen jie shui zhi qing deng fang mian fa hui le chong yao zuo yong ,dan chuan tong de guang cui hua cai liao (TiO2)bu neng li yong ke jian guang ,cun zai dai xi guo kuan he guang jiang jie xiao lv jiao di deng que dian 。dan mo xiang dan hua tan (g-C3N4)zuo wei yi chong hen you qian jing de guang cui hua cai liao ,you yu ji fei jin shu xing 、ke yi li yong ke jian guang 、xing zhi wen ding 、jia lian yi de he guang cui hua xing neng jiao gao deng te dian bei yan jiu ren yuan an fan yong yu guang jiang jie you ji wu ran wu 。g-C3N4ju you gong e da πjian jie gou ,jiao yi bei gai xing huo yu ji ta hua ge wu fu ge ,zhe ye shi ta de yi xiang you shi 。ben wen tao lun le g-C3N4de yan jiu bei jing yu xian zhuang ,zai tong guo bu tong qian qu ti zhi bei chu kuai zhuang g-C3N4de ji chu shang ,tong guo can za ji ta ban dao ti cai liao jin hang gai xing 。yong XRD、DRS、SEM、TEM、PLhe FT-IRdeng biao zheng shou duan yan jiu suo zhi bei cai liao de jie gou yu xing zhi 。shua ze bu tong jie gou de you ji ran liao zuo wei mu biao wu ran wu lai jian ce ge ge cai liao de guang cui hua huo xing ,bing tan jiu le bu tong shi yan tiao jian dui guang cui hua xiao guo de ying xiang ,zui hou tui ce ke neng de guang jiang jie ji li 。wei jin hou jiang g-C3N4ying yong yu yin ran fei shui zhi li dian ding ji chu 。ben wen de zhu yao yan jiu nei rong ji jie guo ru xia :(1)cai yong duan shao fa fen bie yi san ju qing an he niao su wei qian qu ti zhi bei chu kuai zhuang g-C3N4,yong yu ke jian guang xia cui hua jiang jie luo dan ming B。jie guo xian shi yong niao su zuo wei qian qu ti zhi bei de g-C3N4dui luo dan ming Bde xi fu liang he guang jiang jie lv jun gao yu yong san ju qing an zuo wei qian qu ti zhi bei de g-C3N4,ju zai guang cui hua shi yan zhong cui hua ji de xiao hao liang jiao shao ,ke yi kuo ying bu tong chu shi nong du he chu shi pHde luo dan ming Brong ye 。shi yan hai fa xian ji dui jia ji cheng he suan xing gong 1ye ju you yi ding de guang cui hua jiang jie xiao guo ,shui ming g-C3N4de guang cui hua ju you pu bian xing 。zui hou shua ze yong niao su zuo wei qian qu ti zhi bei de g-C3N4jin hang hou xu de gai xing shi yan 。(2)fen bie tong guo BiOIhe BiPO4gai xing g-C3N4yong yu ke jian guang xia guang cui hua jiang jie jia ji cheng he huo xing lan 19。shi yan jie guo biao ming ,zhe liang lei bi ji hua ge wu de can za dou di gao le chan ti g-C3N4de guang cui hua huo xing 。tong guo biao zheng fen xi de zhi ,ji guang cui hua huo xing de di gao shi yin wei can za gai xing su xiao le g-C3N4de dai xi zhi ,di gao le ji dui ke jian guang de li yong lv ,jian shao le guang sheng dian zi -kong xue dui de fu ge lv ,yan chang le ta men de shou ming 。gen ju xian jing shi yan fa xian liang chong er yuan cui hua ji de guang cui hua guo cheng zhong qi zhu yao zuo yong de huo xing yin zi dou shi chao yang zi you ji ,bing ju ta men de guang cui hua jiang jie ji li ke neng dou zun xun Zxing yi zhi jie fang an 。(3)tong guo AgBrdui liang chong er yuan cai liao jin hang zai ci gai xing ,fen bie di sheng ta men guang cui hua jiang jie jia ji cheng he huo xing lan 19de xiao lv 。tong guo biao zheng fa xian AgBrde can ru jin yi bu di gao le er yuan cui hua ji dui ke jian guang de li yong fan wei ,bing ju di sheng le dui ke jian guang de xi shou jiang du ,zhe yang geng you li yu cai liao nei bu huo xing yin zi de sheng cheng 。yin ci can ru AgBrde liang chong san yuan cui hua ji de guang cui hua xiao lv dou yuan gao yu er yuan cui hua ji 。tong shi ,ban dao ti de can za gai xing bing mei you shi yuan cai liao xiao hao xiao 、kuo yong yu bu tong chu shi nong du he bu tong chu shi pHde you ji ran liao rong ye deng zhe xie te dian gai bian 。xian jing shi yan fa xian AgBr/BiOI/g-C3N4guang cui hua jiang jie jia ji cheng de guo cheng zhong qi zhu yao zuo yong de huo xing yin zi shi kong xue he chao yang zi you ji ,jiang jie ji li ke neng zun xun shuang Zxing yi zhi jie fang an yu Ag/AgBrti ji de jiang dian zi fu huo xiao ying 。er AgBr/BiPO4/g-C3N4guang cui hua jiang jie huo xing lan 19de guo cheng zhong qi zhu yao zuo yong de huo xing yin zi shi chao yang zi you ji ,jiang jie ji li ke neng shi you yu g-C3N4、BiPO4he AgBrde dao dai he jia dai dian wei cha ,dao zhi guang sheng dian zi zai BiPO4he AgBrde dao dai ju ji ,er guang sheng kong xue zai g-C3N4de jia dai shang ju ji ,you xiao jian huan guang sheng dian zi -kong xue dui de fu ge lv ,ling wai zai jia shang Ag/AgBrti ji de jiang dian zi fu huo xiao ying ,san yuan cai liao dui huo xing lan 19de guang cui hua xiao lv jiu da fu di sheng 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自太原理工大学的李震,发表于刊物太原理工大学2019-07-26论文,是一篇关于光催化论文,石墨相氮化碳论文,可见光论文,改性论文,机理论文,太原理工大学2019-07-26论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自太原理工大学2019-07-26论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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