磷掺杂的介孔石墨相氮化碳光催化降解染料

将三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐和SBA-15热共聚成功制备了磷掺杂的介孔石墨类氮化碳（P-mpg-C₃N₄）,并通过场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射光谱（XRD）、傅里叶转换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、场发射扫描透射电镜能谱（EDS）和紫外可见光漫反射光谱（UV-vis-DRS）等方法对催化剂形貌结构和光学性能进行了表征.结果表明,磷元素成功地掺杂在氮化碳的结构上,呈均匀分布,相对于石墨相氮化碳（g-C₃N₄）,其比表面积可达198.3m²/g,并因此提供大量的活性位点而提高光催化活性.P-mpg-C₃N₄对亮丽春红5R的光催化降解速率是g-C₃N₄的31.3倍,其光催化性能增强的机理是禁带宽度的减小,可见光吸收范围从440nm延伸到了460nm,其次,改性后的光催化剂能显著抑制光生电子空穴对的复合,从而有更多的活性点位以及活性物种能参与光催化反应过程.循环实验表明,经过5个循环降解后光催化性能仍保持在初始状态的91.67%,表明P-mpg-C₃N₄具有很好的光催化稳定性.     

焙烧条件对热聚合法制备石墨相氮化碳光催化性能的影响及其机理

以三聚氰胺、硝酸为原料,采用热聚合法制备石墨相氮化碳（g-C₃N₄）,研究了不同焙烧温度对石墨相氮化碳光催化性能的影响。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）以及光致发光光谱（PL）等技术对石墨相氮化碳样品的形貌、化学组成、晶体结构等理化性质进行表征,通过光催化降解实验探究石墨相氮化碳的催化活性。实验结果表明:当焙烧温度为550℃时,制备的石墨相氮化碳样品光催化性能最好。当催化剂投加量为0.04 g时,可见光照射50 min后,对50 mL浓度10 mg/L的罗丹明B（RhB）溶液的降解效率可达到91.7%。适宜的焙烧温度能够使光催化剂的光吸收能力增强,并促进光生电子（e-）和空穴（h+）分离。     

BiPO4/赤铁矿光催化降解气态苯乙烯

利用水热法合成了 BiPO₄/赤铁矿复合催化剂,并对催化剂进行了 X 射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X 射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、紫外可见漫反射（DRS）、BET 比表面及光致发光光谱（PL）等一系列表征,同时探讨了不同制备条件下的复合催化剂对气态苯乙烯降解的影响及其光催化机理 .结果表明：天然赤铁矿的负载能有效提高 BiPO₄光生电子-空穴对的分离效率,提升其光催化活性;当制备BiPO₄/赤铁矿的条件为质量比1∶1、溶液 pH=1、焙烧温度 300 ℃时,复合材料对 50 mg·m^-3气态苯乙烯的降解率最高,达到 87.9%,且在同等条件下进行 4 次循环实验后,降解率仅下降 5.9%,稳定性得以证明 . 经过机理实验研究证明,BiPO₄/赤铁矿复合催化剂光催化降解苯乙烯主要是光生电子-空穴对、氧衍生的超氧自由基及羟基自由基起主导作用 .     

碳量子点修饰石墨相氮化碳光催化降解罗丹明B的研究

利用抗坏血酸（AA）对石墨相氮化碳（g-C₃N₄）进行改性,制备出表面含有碳量子点（CQDs）的催化剂CQDs/g-C₃N₄.通过X射线衍射（XRD）、紫外可见光漫反射（UV-Vis DRS）、透射电镜（TEM）、光致发光光谱（PL）、X射线光电子能谱（XPS）对催化剂进行结构、形貌、光学性能测试.发现CQDs很好的负载到了g-C₃N₄表面,增加了催化剂表面活性位点.UV-Vis DRS表明碳量子点能够使催化剂的吸收光谱发生红移,同时缩小了催化剂的带隙宽度,增强了对光的吸收能力.光致发光光谱则显示了碳量子点的修饰能够有效的抑制光生电子空穴对的复合,从而提高光催化性能.通过光降解实验表明0.01g CQDs/g-C₃N₄催化剂在80℃下,3h对罗丹明B（RhB）的降解率为57.2%.捕获剂实验则说明了超氧自由基（·O₂^-）在光降解体系中起到了促进反应速率的作用.     

可见光激发下模拟海水中四环素光降解的机制和路径

为了探明海水体系中多相光催化降解污染物的机制和路径,研究了在可见光激发下不同介孔TiO₂光催化降解纯水和模拟海水中四环素(TC)的过程,明确了不同盐离子对光催化降解过程的影响.结合自由基捕获实验,电子自旋共振(ESR)光谱和中间产物分析研究了光降解污染物的主要活性物种和模拟海水中TC降解途径.结果表明,模拟海水中TC光催化过程会受到显著抑制,手性介孔TiO₂催化剂对TC光降解反应速率相比其在纯水体系降低了70%左右,而非手性TiO₂光催化剂在海水体系中几乎不能降解TC.模拟海水中阴离子对光降解过程影响较小,但Mg²⁺和Ca²⁺存在会显著抑制光催化过程.无论在纯水还是模拟海水中,可见光激发后催化剂产生的活性物种都是空穴为主,因此模拟海水中降解路径与纯水体系中相同.盐离子不会抑制活性物种的产生,但Mg²⁺和Ca²⁺会富集在TC分子中电负性强的原子周边,阻碍空穴等对TC分子中电负性强原子的攻击,从而抑制了光催化降解效率.     

Cu2O@ZnO复合光催化剂对难生物降解有机物的光降解

通过改进的浸渍-还原-空气氧化法成功制备了Cu₂O@ZnO复合光催化剂,考察Cu₂O@ZnO对对硝基苯酚（PNP）和聚丙烯酰胺（PAM）2种不同化学结构污染物的光催化效果,同时探究了催化剂的稳定性和降解机制.结果表明,在模拟太阳光照射下,当铜锌物质的量比为0.15时,Cu₂O@ZnO复合光催化剂具有最佳的光催化降解性能,其中对硝基苯酚的光催化降解率为98.2%,聚丙烯酰胺光催化降解率为99.7%.基于X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光（PL）光谱、紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱等表征手段可以推断,Cu₂O和ZnO形成Ⅱ型异质结,有效地抑制光生电子空穴对的复合.自由基捕获实验指出超氧自由基和空穴为主要活性物种,经过4次循环使用后光催化剂仍具有很高的光催化性能.     

脯氨酸掺杂g-C3N4纳米片的制备及其对RhB的降解

通过简单的水热及煅烧方法制备了脯氨酸掺杂的g-C₃N₄纳米片,借助FTIR、XRD、SEM、BET、XPS、UV-vis DRS、PL、电化学工作站等手段对所制备的光催化剂进行结构、形貌、组成及光电性能表征分析.结果表明,脯氨酸的加入可以自主剥离前驱体,制成纳米片状的g-C₃N₄,增加催化剂的比表面积.此外脯氨酸的引入可以调节催化剂的能带结构,增加可见光吸收,提高光生载流子分离率.在模拟可见光照射下,考察其对罗丹明B (RhB)的光催化降解性能获得了最优掺杂条件.1%脯氨酸掺杂(PCN-1%)的催化剂经过60min可见光照射即可降解99%以上的污染物.降解速率得到显著提升,PCN-1%对RhB的降解速度(0.0271min^-1)达到传统体相氮化碳(BCN)降解速率(0.0027min^-1)的10.04倍,显著提高了g-C₃N₄的光催化能力.     

二维超薄g-C_3N_4的制备及其光催化性能研究

针对块状g-C_3N_4(BCN)的缺点,制备出拥有更高性能的二维超薄g-C_3N_4(UCN),并通过透视电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、BET氮气吸附、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)与荧光光谱(PL)对UCN的形貌、结构、光学性能以及光催化活性进行表征.结果显示UCN具有二维超薄纳米片结构,且比表面积和孔隙体积相对BCN大大增加,并因此提供大量的活性位点和缩短物质传输距离而提高光催化活性.UV-vis DRS显示UCN的吸收光谱发生了红移,可提高对太阳光利用效率.光致发光光谱显示薄层的结构可以降低UCN的光生电子-空穴对复合率,因此提高其光催化活性.降解实验结果表明0.4g/L的UCN对恩诺沙星(ENX)降解效果最好,1h降解率为81.7%,其反应速率常数是BCN的4.1倍.ENX的光催化降解过程符合一级动力学和Langmuir–Hinshelwood模型.pH为5时ENX降解效果最好.猝灭实验表明O_2~(·-)贡献率为66.4%,是降解体系中的主要活性物质.     

PhC2Cu/UiO-66-Ce Z型异质结的构建及光催化降解双氯芬酸的机制研究

本研究运用了一种简易操作的方法制备了PhC₂Cu/UiO-66-Ce(PUC)直接Z型异质结光催化剂.通过场发射扫描电镜、透射电子显微镜、X射线衍射光谱仪、傅里叶变换红外光谱和紫外可见光漫反射光谱等手段对PUC的形态特征、晶型结构以及化学性能进行表征.以DCF作为目标污染物,考察PUC对水溶液中DCF的光催化降解性能.结果表明,PUC具有优异的光催化性能,80 min内对DCF的降解率为95.06%,其光催化反应速率比单独PhC₂Cu提升了3.0倍.DCF的降解率符合伪一级动力学模型和Langmuir-Hinshelwood模型,DCF在偏酸性条件降解速率更佳.根据电子自旋共振测试和自由基捕获实验,提出反应中起主导作用的活性物种为O₂^·-,贡献率接近87.96%.     

石墨相氮化碳同质结光催化处理水中双酚A

通过甲醇辅助溶剂热预处理,设计和制备了石墨相氮化碳同质结光催化剂（x% MeCN-CN）.利用TEM、XRD、FTIR、XPS、UV-Vis DRS、PL、EIS等手段对所制备催化剂进行表征分析.以水中双酚A（BPA）为目标污染物,考察了所得催化剂的光催化降解性能,通过活性物种捕获实验探究反应机制.结果表明,在模拟太阳光照射下,30% MeCN-CN具有最佳的光催化性能,4h对15mg/L BPA光催化降解率达98.9%,空穴和超氧自由基为主要活性物种.催化剂光催化活性的提升归因于醇热辅助预处理的能带调控作用和同质结结构的耦合作用,有效抑制了光生电子空穴对的复合,拓宽了光吸收范围.该催化剂具备良好的稳定性和循环利用能力,具有良好的应用前景.     

海绵铁三金属降解对硝基苯酚的影响因素及催化机理

通过超声置换反应制备钯铜共修饰海绵铁三金属催化剂（Pd-（Cu-s-Fe⁰））,研究了三金属负载顺序、金属负载量、材料投加量以及重复利用对材料降解对硝基苯酚（PNP）的影响,并利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征材料表面结构特征.结果表明,Pd-（Cu-s-Fe⁰）催化活性高于Cu-（Pd-s-Fe⁰）和（Cu-Pd）-s-Fe⁰;Cu和Pd的最佳负载量分别为5%和0.025%.在100mL初始浓度为100mg/L的PNP溶液中投加3g Pd-（Cu-s-Fe⁰）并超声反应30min,PNP的降解率超过80%,降解反应基本符合一级动力学方程;Pd-（Cu-s-Fe⁰）材料循环利用4次表现出良好的循环利用性能.此外,PNP的主要催化还原产物是对氨基苯酚（PAP）,主要的反应路径是催化还原反应.     

MnFe2O4活化过一硫酸盐降解废水中LAS

采用共沉淀法制备了铁锰双金属复合催化剂（MnFe₂O₄）,用于活化过一硫酸盐（PMS）产生强氧化性的硫酸根自由基（SO₄^-·）氧化降解水中阴离子表面活性剂（LAS）.采用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对催化剂进行表征,表明成功合成了具有尖晶石结构的MnFe₂O₄催化剂.考察了催化剂投加量、PMS投加量以及初始pH值等各种因素条件对LAS的降解效率以及反应动力学的影响.实验结果表明,MnFe₂O₄活化PMS降解LAS的过程符合准一级动力学（R²>0.9）.在LAS初始浓度为80mg/L,催化剂投加量为2.0g/L,PMS的浓度为2.5mmol/L,初始pH值为7.0,反应时间为30min的情况下,LAS降解效率达到94.1%,此时LAS的降解速率常数达到0.192min^-1.通过自由基猝灭实验证明了MnFe₂O₄/PMS体系中起主要氧化降解作用的活性自由基为SO₄^-·.通过反应前后催化剂的X射线光电子能谱（XPS）,证实Fe和Mn之间存在协同作用,提高了MnFe₂O₄对PMS的活化效率.     

香榧壳生物炭/g-C3N4活化过硫酸盐的光催化性能

采用简便一步热聚合法制备高催化活性的生物炭/g-C₃N₄复合光催化剂,并在可见光下活化过硫酸盐（PS）应用于对-乙酰氨基酚（AAP）废水的降解研究.通过紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-vis DRS）、光致发光光谱（PL）对该复合催化剂的光学性质进行了研究.结果表明,生物炭的引入使g-C₃N₄的可见光吸收边界从483nm增强至553nm,并且提高了光致电子-空穴对的分离效率.扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）及X射线光电子能谱（XPS）的表征结果显示生物炭的引入改善了g-C₃N₄的微结构.在反应体系中引入PS强化了AAP的去除效率,在可见光照射下其降解速率是未添加PS的8.9倍,表明该催化体系可有效活化PS产生更多高活性氧化物质.自由基捕获实验表明该催化系统可能存在·O₂^-、h⁺、·OH和·SO₄^-活性物种,复合材料性能的提升主要归因于生物炭作为电子受体,有效抑制了电子-空穴的复合.     

磁性Fen+@GO非均相Fenton催化氧化亚甲基蓝

采用化学共沉淀法制备了磁性Feⁿ⁺@GO（MFGO）纳米复合材料,并将其用于非均相Fenton催化氧化亚甲基蓝（MB）.扫描电镜、透射电镜和光电子能谱分析表明,催化活性粒子（Feⁿ⁺/铁氧化物）成功负载在GO表面.实验研究了pH值、H₂O₂初始浓度、催化剂投加量等因素对MB降解效果的影响.结果表明,H₂O₂、MFGO和H₂O₂+MFGO体系在反应120min后,MB降解率分别达到7.83%、25.58%和99.19%;在优化条件为H₂O₂浓度0.79mol/L、MFGO用量0.75g/L、pH值8时,MB降解率可达99.90%;在pH值为3~11范围内,MB降解率均在99%以上;MFGO经过6次重复使用后对MB的降解率仍可达到95.08%,是一种pH值响应宽、可磁分离回收的新型非均相催化剂.     

水凝胶负载BiOI活化过一硫酸盐降解尼泊金甲酯

以辐射聚合法合成的水凝胶为载体,采用化学沉淀法制备水凝胶基碘氧化铋复合光催化剂（p（HEA-APTMACl）-BiOI）.应用扫描电子显微镜（SEM）,X射线能谱仪（EDS）和X射线粉末衍射仪（XRD）对材料进行表征,结果显示,BiOI成功负载于水凝胶上.p（HEA-APTMACl）-BiOI活化过一硫酸盐（PMS）于可见光下可有效降解尼泊金甲酯（MP）.探究氧化剂投加量、BiOI负载量、MP初始浓度等因素对MP降解效率的影响,结果表明,p（HEA-APTMACl）、BiOI与PMS存在协同作用,且在MP初始浓度为0.328mmol/L,PMS浓度为1.5mmol/L,催化剂投加量为0.1g条件下,2h内MP去除率高达99%.Cl^-对MP降解速率有促进作用,SO₄^2-则相反,且HCO₃^-会抑制MP降解效率,NO₃^-和H₂PO₄^-对MP降解影响较小.     

熔盐法制备K+-g-C3N4及其光催化降解有机污染物性能

采用熔盐法制备了能级位置可控的钾离子掺杂石墨相氮化碳催化剂（g-C₃N₄）,并考察了其在可见光下降解罗丹明B（RhB）性能.采用XRD、UV-Vis、XPS、N₂吸附、PL、EIS等手段对催化剂进行了表征.结果表明,钾离子的引入降低了催化剂粒径尺寸,提高了比表面积,改善了光生电子-空穴对的分离效率.不仅如此,通过控制钾离子掺杂量可以实现催化剂的能级位置在一定范围内的任意调变,使有机污染物的氧化降解反应从·O₂^-单一氧化剂反应变成·OH和·O₂^-双氧化剂反应,大大提高了降解率.制备的钾离子掺杂g-C₃N₄的RhB降解速率常数达到0.022min^-1,是纯g-C₃N₄的5倍.不仅如此,通过对能级位置的调控,制备的催化剂对其他多种有机污染物如甲基蓝,苯酚等的降解率也有显著提高.     

NC-PC锚定微量Fe活化PMS降解水中2,4-二氯苯氧乙酸

采用分步热分解法制备了NC-PC（三维多孔碳材料）锚定的微量Fe基催化剂,用于活化过一硫酸盐（PMS）氧化降解水中2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）.采用透射电子显微镜（TEM）、高精度比表面积仪（BET）、X射线光电子能谱分析（XPS）和电感耦合等离子体发射光谱分析（ICP）对催化剂进行表征.考察了不同金属、制备方法、催化剂投加量、PMS投加量、初始pH值以及水中不同阴离子（Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-）对2,4-D降解的影响.结果表明,通过热分解法合成的Fe-NC-PC对2,4-D具有更好的降解效果,当2,4-D初始浓度为0.1mmol/L,初始pH=3.4,催化剂投加量0.15g/L,PMS浓度0.7mmol/L时,反应20min内2,4-D的去除率可达91%.随着催化剂投加量、PMS投加量的提高,2,4-D的降解效果提高;随着初始pH值的提高,2,4-D的降解效率逐渐降低;水中不同阴离子（Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-）和腐殖酸（HA）对2,4-D的降解有轻微的抑制作用.通过自由基淬灭实验、EPR测试以及XPS分析了反应的主要活性物种和反应机理,发现材料制备过程中形成的Fe-N_x是主要的反应活性位,能够有效的活化PMS降解水中2,4-D,¹O₂在2,4-D的降解过程中起到主要作用.