改性石墨相氮化碳光催化降解有机污染物

光催化技术可在温和的反应条件下将太阳能转化成化学能,促进有机污染物的降解。石墨相氮化碳作为一种新型非金属半导体聚合物,具有独特的电子结构和良好的化学稳定性,近些年在光催化领域受到广泛关注,但石墨相氮化碳自身也存在一些不足,如禁带宽度为2.7 eV、仅可以吸收太阳光中小于475 nm的蓝紫光、光生载流子易复合、量子效率低、比表面积小等,需要对其进行改性来提高光催化性能。主要评述了石墨相氮化碳在结构优化、贵金属沉积、半导体复合、元素掺杂、染料敏化、碳材料复合等方面的改性研究进展及其在环境污染净化领域的应用前景。     

Fe掺杂g⁃C3N4光催化活化过硫酸钠降解偶氮染料

以硝酸铁为铁源,通过浸渍法制备Fe?C₃N₄复合材料。采用FT?IR对Fe?C₃N₄材料进行了表征分析。结果表明,Fe掺杂不改变g?C₃N₄的骨架结构,可以增加g?C₃N₄材料的光催化性能。以橙黄II为目标污染物,在可见光下Fe?C₃N₄催化活化过硫酸钠降解偶氮染料,考察了过硫酸钠物质的量、Fe?C₃N₄质量浓度、橙黄II质量浓度及pH对降解效果的影响,并对反应进行了动力学研究,分析了所制备的催化材料的稳定性。结果表明,在Fe?C₃N₄质量浓度为2.0 g/L、过硫酸钠与污染物物质的量比为1 200∶1和pH=3的条件下,降解效果最好,降解率为77.8%;Fe?C₃N₄/过硫酸钠体系对偶氮染料的降解满足准二级动力学方程;Fe?C₃N₄材料具有可重复利用性。     

g-C3N4/TiO2活化过一硫酸氢盐光催化降解卡马西平的性能

为制备高活性的光催化剂,通过一步煅烧法在高温下煅烧制备得到石墨相氮化碳(g-C₃N₄),并将g-C₃N₄与TiO₂物理混合制备得到g-C₃N₄/TiO₂复合光催化剂;利用扫描电子显微镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等对g-C₃N₄/TiO₂的微观形貌、晶体结构和官能团等进行表征,并通过荧光光谱和电子顺磁共振技术对g-C₃N₄/TiO₂的催化机理进行分析。结果表明：TiO₂成功负载在g-C₃N₄上,g-C₃N₄/TiO₂的光响应范围得到拓宽,光生电子与空穴复合速度明显降低;g-C₃N₄/TiO₂     

石墨相氮化碳的制备与光催化性能

石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种半导体材料,它的禁带宽度约为2.7eV,具有优异的物理和化学稳定性,并且其原料来源广泛,无毒,廉价,可以应用于产氢、降解有机染料及CO2的还原等领域。本研究以尿素为原料制备了g-C3N4,研究了热聚合温度、反应时间对制备的g-C3N4光催化降解罗丹明B性能的影响,并考察了对甲基橙、亚甲基蓝等不同染料的光催化降解效果。结果表明:石墨相氮化碳对于罗丹明B和亚甲基蓝的降解效果较好(3h之内几乎完全降解),而对于甲基橙几乎没有降解效果;随着聚合温度的提高(600℃以下),反应时间的延长(9h以内),产物的光催化降解染料的效果越好。     

不同煅烧温度对碳纳米管活化PMS降解四环素的性能研究

环境中大量监测出的四环素类抗生素对于生态系统和人类健康造成了严重的威胁,碳基催化剂活化过一硫酸盐(PMS)降解水中四环素的技术因其环境友好以及无二次污染而受到广泛关注,但其催化氧化效果有待提升．采用不同煅烧温度下的碳纳米管(CNTs)活化过一硫酸盐(PMS)降解水中四环素(TC),同时考察了PMS浓度、CNT投加量以及初始p H值等反应条件对四环素降解的影响．结果表明,煅烧温度为950℃下处理的CNTs具有最佳的活化PMS的性能,且当初始p H为9、CNT投加量为0.4 g/L、PMS与TC的物质的量浓度比为20:1时TC达到最佳的讲解去除效果．     

石墨相氮化碳的制备及其光催化性能的研究

通过煅烧双氰胺制备了一种具有优异可见光活性的石墨相氮化碳(g-C3N4)光催化剂。紫外-可见吸收光谱表明,该光催化剂的吸收边在460nm左右(Eg=2.7eV)。该光催化剂采用X射线衍射图谱、扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜等进行表征分析。结果表明,该光催化剂为石墨相,呈片层状结构,颗粒粒径约为5~7nm。甲基橙溶液的降解实验结果表明,其在2.5h内降解率可达86.2%。另外,还对该光催化剂的催化机理进行了探究。结果表明,在催化降解过程中起主要作用的是h+和·O-2。     

磷和硼共掺杂石墨相氮化碳的制备及其光催化性能研究

以磷酸钠为磷源,以氧化硼为硼源,采用元素掺杂法对石墨相氮化碳进行非金属元素共掺杂,以此来提高其对有机污染物的降解效率。分析测试结果表明：2种元素的共同掺杂使石墨相氮化碳在可见光范围内的响应能力增强,从而提高了样品对可见光的利用效率。此外,共掺杂还能够减小样品的能带宽度,抑制光生电子和空穴的复合效应,进而提高样品的光催化活性。两元素共掺杂的样品对罗丹明B具有良好的降解稳定性和循环使用性,其光催化降解速率是纯石墨相氮化碳的59.2倍。     

碳纳米管活化过硫酸盐降解污染物的研究进展

概述了碳纳米管（CNT）活化过硫酸盐降解水中污染物的研究进展。从N原子掺杂、含氧官能团调控、缺陷程度调控、与金属复合等方面系统总结了CNT材料激活过一硫酸盐（PMS）和过二硫酸盐（PDS）降解有机污染物的性能及其构-效关系,针对CNT材料循环稳定性不佳的问题,提出了可能的原因和再生方法,并详细讨论了CNT材料去除有机污染物的可能反应机理和鉴别方法,最后提出了CNT材料在环境修复领域的应用潜力和未来研究方向。     

持久性有机污染物(POPs)修复方法的研究进展

总结近年来国内外有关持久性有机污染物修复领域的研究进展,分析了物理、化学和生物修复的原理及特点.重点评价了新型吸附材料对吸附效果的影响,比较了光催化氧化法、Fenton法和超临界水氧化法等高级氧化技术的适用条件和作用效果,阐述了微生物修复领域的最新进展.     

TiO_2/g-C_3N_4复合物的制备及其光催化性能

通过简单的水热法在石墨相氮化碳(g-C3N4)纳米片层上原位生成TiO_2纳米颗粒。制备出的TiO_2/g-C3N4纳米复合材料在可见光照射下光催化活性显著高于纯g-C3N4。当TiO_2负载量为30%(质量分数)时,反应40min即可降解97%的罗丹明B(RhB)。光生电子在TiO_2和g-C3N4界面间的传输使得光生载流子分离,光催化性能提高。提出TiO_2/g-C3N4复合材料在可见光照射条件下的光催化机理并通过实验进行了验证。结果表明,TiO_2/gC3N4反应体系中起氧化作用的是空穴(h+)和超氧自由基(·O-2)。     

超薄类石墨相氮化碳纳米片剥离技术的研究进展

超薄二维（2D）纳米材料,因其优异的电子、光学、物理和化学性能,以及各种潜在应用,在纳米技术、材料科学、化学和凝聚态物理等领域迅速发展. 类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）是一类主要由碳和氮原子组成的2D聚合物材料,但块状g-C₃N₄比表面积小、分散性差严重影响其在光催化领域的应用. 因此,人们常采用剥离方法制备超薄g-C3N4纳米片. 本文主要详述了目前常用的热氧化剥离、超声辅助液相剥离和酸碱化学剥离等方法的现状及机理,并讨论了超薄g-C₃N₄纳米片未来的重点研究方向.     

WO3/g-C3N4异质光催化剂的合成及其对染料废水的降解

以尿素为原料,通过热聚合制备石墨相氮化碳(g-C_3N_4),以钨酸钠、盐酸、草酸为原料,采用沉淀法制备片状氧化钨(WO_3),通过混合制备WO_3/g-C_3N_4复合材料。结果表明:制备出了良好分散的g-C_3N_4负载WO_3纳米片结构;以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,探究了不同WO_3/g-C_3N_4比例对光催化性能的影响,其中WO_3/g-C_3N_4-20复合光催化剂显示了最优的降解效率,并通过捕获剂实验得出起到光催化作用的活性粒子为羟基自由基和超氧根离子。     

高锰酸钾对UV/PMS降解六氟双酚A影响

为考察高锰酸钾(KMnO_4)耦合紫外催化过一硫酸盐(PMS)对六氟双酚A(BPAF)去除效能,研究水体pH、PMS浓度和KMnO_4投加量对UV/PMS/KMnO_4体系去除六氟双酚A的影响,并在实际水体中对比UV/PMS及UV/PMS/KMnO_4对六氟双酚A的去除效果.结果表明,KMnO_4能够有效地促进UV/PMS对BPAF的去除.UV/PMS/KMnO_4对BPAF的去除率随PMS投加量的增加而增加.KMnO_4投加量的增加(0~1.5μmol/L)能够促进BPAF的降解,但是当达到一定浓度时,其促进作用不再提高.在偏中酸性条件下,BPAF的去除率随着pH增加而降低,但是当pH在碱性条件下,BPAF的去除率随pH增加而显著增加.在4种实际水体中,UV/PMS/KMnO_4工艺比UV/PMS对BPAF的去除率高12%~14%,这种促进可能是由于氧化体系中产生的中间价态锰的催化氧化作用.     

钴氮改性石墨烯气凝胶催化PMS降解水中污染物

为探究钴氮改性对石墨烯气凝胶催化过一硫酸盐(PMS)降解污染物性能的影响,以氯化钴和氧化石墨烯(GO)作为前驱体,通过冷冻干燥和氨气热退火处理,成功制备了钴氮改性石墨烯气凝胶(Co-NGA)。采用SEM、BET等一系列测试手段对材料的形貌结构、元素组成和化学形态进行表征,并选择对羟基苯甲酸(p-HBA)作为目标污染物,测试气凝胶材料的催化活性。结果表明：石墨烯气凝胶具有独立的块体形貌和联通的三维多孔结构,钴和氮均匀地分布在石墨烯片层表面;当CoCl₂添加量为1.5 mg/mL以及GO质量浓度为2.0 mg/mL时Co-NGA展示出最高的催化活性,在60 min内对p-HBA的去除率超过98%,反应速率常数达到0.096 min^-1,远高于GA(0.008 min^-1)、NGA(0.011 min^-1)和Co-GA(0.019 min^-1)的反应速率常数,在较宽的pH值范围(3～11)和复杂离子环境下均能保持良好的催化活性;Co-NGA/PMS体系是一个以非自由基电子转移为主导的...     

石墨相氮化碳光催化剂的研究进展

光催化技术的发展日益成熟,其中石墨氮化碳(g?C₃N₄)作为一种能够响应可见光的非金属催化剂,因其具有可调节的能带结构,较高的物理化学稳定性以及环境友好等特点,在太阳能转换和环保领域得到了广泛的关注,成为新的研究热点。但是其自身也存在一些缺陷,例如比表面积小、光生电子空穴对易复合、光能利用率不高等,限制了g?C₃N₄在实际生产生活中的应用。因此结合国内外g?C₃N₄领域的发展和研究成果,从发展过程、合成方法、改性优化、性能应用等方面对g?C₃N₄进行了总结,并对如何进一步提高g?C₃N₄性能进行了展望。     

石墨相氮化碳光催化剂改性的研究进展

石墨相氮化碳（g⁃C3N4）是具有二维层状结构的材料,作为非金属半导体光催化剂有可见光吸收、能带等级可调变、化学稳定性高、绿色环保无污染等诸多优点。结合近几年国内外g⁃C3N4研究人员取得的最新成果及研究进展,从掺杂物质结构的角度综述了分子结构改变、单质掺杂、半导体负载及三元复合等g⁃C3N4的多种改性方法及催化机理,并对未来如何提升g⁃C3N4的光催化性能进行展望。     

YFeO3/g-C3N4光催化剂的制备及其对诺氟沙星的降解作用

采用水热法成功制备了新型YFeO3/g-C3N4光催化剂,表征了样品的微观结构、表面形貌和光学特性.根据表征结果可知,微球状YFeO3均匀地负载在g-C3N4纳米片表面,YFeO3/g-C3N4的光吸收能力有所增强.YFeO3/g-C3N4在可见光下具有较强的光催化活性,2h内水溶液中86％的诺氟沙星分子被降解.YFe...     

光催化材料石墨相氮化碳的合成、改性及应用

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种对环境温和的半导体材料,在光催化领域具有良好的应用前景。但是,纯g-C₃N₄因比表面积小、光生载流子分离难等缺点影响了其光催化性能,限制了其大规模应用,因此对g-C₃N₄进行改性使其光催化性能得到提升具有重要意义。从合成方法和改性策略出发,综述了近年来g-C₃N₄光催化剂的研究进展,并总结了g-C₃N₄光催化剂在废水处理降解污染物、产H₂及产H₂O₂等领域的应用发展。结果表明,改性后的g-C₃N₄光催化剂性能得到了巨大的提升。最后,对g-C₃N₄的发展方向进行了展望。     

多氯萘(PCNs)类污染物降解技术研究进展

多氯萘(PCNs)是一类具有与二噁英类物质相似结构和毒性的持久性有机污染物,普遍存在于空气、土壤、沉积物、湖泊、河流和生物体中,甚至在偏远的北极地区也监测到其存在。自20世纪70年代以来,在全球范围内已陆续停止了PCNs的生产和使用,目前环境中PCNs的污染主要来自早期和正在使用的包含PCNs和多氯联苯产品的蒸发,还有废弃物燃烧、金属冶炼等热处理过程中的产生和排放。如今,PCNs对环境的污染以及对人体的类二噁英毒性等问题逐渐引起人们的重视,PCNs的相关研究近年来成为环境科学研究领域的一个热点,PCNs的污染防控已成为一些国家和地区环境管理的新任务。本文介绍了环境中PCNs的主要来源和环境归趋,重点介绍了大气、土壤、水环境介质及生物体中PCNs污染水平、分布特征及危害,归纳了现有PCNs的处理研究方法,最后提出了PCNs相关研究领域的发展趋势。     

CeVO4/g-C3N4的制备及其降解盐酸四环素性能

以简单的水热法制备了CeVO4/g-C3N4光催化剂,通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis、FT-IR、XPS、PL等检验并分析了所制备复合催化剂样品的复合情况、纯度、形貌等,考察了掺杂0～50％CeVO4的复合光催化剂CeVO4/g-C3N4于模拟可见光下降解盐酸四环素的光催化性能.实验结果表明,以20 mg/L盐酸四环素为降解底物,负载30％CeVO4的CeVO4/g-C3N4样品在模拟可见光下3 h内对目标底物降解效率达90.5％.制备的CeVO4/g-C3N4光催化剂光催化性能优良,相同时间内对盐酸四环素的降解率是纯CeVO4的2倍,是纯g-C3N4的3.7倍.