光驱动CQDs/PCN催化活化过硫酸盐降解双酚A

以柠檬酸和尿素为原料制备了碳量子点(CQDs),并采用热聚合法将CQDs分散在聚合物氮化碳(PCN)纳米片的表面(CQDs/PCN).通过SEM、TEM、XRD等测试技术对所制备的材料进行表征,证明了CQDs成功负载在PCN上.在模拟太阳光的条件下,考察了CQDs/PCN光催化活化过硫酸盐(PDS)对双酚A(BPA)的光催化性能.结果表明BPA在10min时降解率达到99.99%,且重复使用4次后仍能去除85%以上的BPA,说明该材料具有良好的重复性与稳定性.自由基猝灭实验表明CQDs/PCN-PDS光催化过程主要通过超氧自由基(·O₂^ˉ)、单线态氧(¹O₂)和空穴(h⁺)的作用降解BPA,推测了CQDs/PCN-PDS光催化去除BPA可能的反应机理.此外,通过分析光催化氧化中间产物,提出了BPA可能的降解路径.本研究为BPA的快速、高效降解提供了可能性,也为BPA降解提供了一种新的思路.     

石墨相氮化碳光催化灭活水中多重耐药菌研究

研究了光辐照和基于石墨相氮化碳（g-C₃N₄）光催化对二级出水中1株四环素和氨苄西林抗性多重耐药菌E.coli CGMCC 1.1595的灭活效果.结果表明,汞灯辐照功率（100/300/500W）和辐照强度越高,其灭活效率相对越高,在500W汞灯60min辐照条件下,紫外长波（UVA）-可见光（300~579nm）对该多重耐药菌的灭活率为0.41log;基于g-C₃N₄的光催化对其灭活率为1.31log.相比未加g-C₃N₄催化剂的光辐照灭菌,在UVA-可见光条件下g-C₃N₄对其灭活率的贡献为61%~69%;在可见光条件下g-C₃N₄对其灭活率的贡献达到60%~79%.在UVA-可见光g-C₃N₄光催化灭活E.coli CGMCC 1.1595反应体系中,活性氧自由基和电子空穴的活跃程度为：·OH > ·O₂^- > H₂O₂ > h⁺ > ¹O₂,·OH为该光催化体系的主要活性物质,其次是·O₂^-和H₂O₂.     

Ag/Ag2O/g-C3N4/BiVO4复合光催化体系降解盐酸四环素机理研究

为提高钒酸铋(BiVO₄)对盐酸四环素(TC-HCl)在水溶液中的降解效率,以银基材料(Ag/Ag₂O)和石墨相氮化碳(g-C₃N₄)共同改性BiVO₄,通过水热法、煅烧法、湿浸渍法、沉淀和热分解法分步制备了Ag/Ag₂O/g-C₃N₄/BiVO₄四元复合材料;采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)及紫外-可见漫反射光谱法(UV-vis DRS)等方法对复合材料的形貌结构、元素分布及光学性质进行了表征. 结果表明:①沉积了Ag/Ag₂O粒子后,复合材料对TC-HCl的吸附能力显著提高. ②纳米Ag粒子的表面等离子体共振效应(SPR)以及g-C₃N₄的协同作用拓宽了光响应范围,表现出更好的光催化性能. ③相较于BiVO₄、g-C₃N₄及g-C₃N₄/BiVO₄,该复合材料对TC-HCl的降解效果最佳,降解率可达89.19%,且经过4次循环使用后仍能保持74.8%的降解率. ④UV-vis及XPS分析证明,该复合材料的可见光响应拓展至548 nm,可吸收更多可见光. ⑤体系自由基捕获试验证明,·O₂-和h+在光催化降解TC-HCl过程中发挥主要作用,且h+的作用大于·O₂-. 研究显示,Ag/Ag₂O/g-C₃N₄/BiVO₄是一种高效稳定的复合光催化剂,其在处理TC-HCl抗生素废水方面具有潜在的应用前景.      

自组装超分子前驱体制备管状氮化碳及模拟太阳光光催化降解水中双氯芬酸

石墨相氮化碳(g-C₃N₄,GCN)作为一种新型无金属二维材料,因在可见光驱动下能够降解水中新有机污染物而备受关注. 但传统石墨相氮化碳存在比表面积小与活性位点少的弊端,严重限制了其应用前景. 为改良氮化碳性能,利用超分子自组装前驱体热聚合方法成功制备了微米级管状石墨相氮化碳(TCN),使用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等技术手段,对TCN的形貌、元素组成、晶体结构、电化学性能等进行表征. 研究还选取双氯芬酸(DCF)作为目标污染物,探索其降解行为与机理. 结果表明:①TCN基本结构单元为七嗪环,但比表面积(20.9 m2/g)较GCN增加了1倍以上. ②TCN (100)晶面暴露增强,晶面调控暴露出更多七嗪环边缘氮原子的孤对电子,利于光生电子激发和载流子分离,从而增强光催化活性. ③TCN能带带隙为2.48 eV,小于GCN (2.69 eV),说明TCN对可见光的吸收能力提升. ④莫特-肖特基曲线、光电流、阻抗谱图和扫描伏安谱图等电化学性能测试结果表明,TCN的光生电子转移效率大幅提升,有利于抑制光生空穴-电子对(h+-e-)的复合. ⑤TCN在模拟太阳光驱动下降解双氯芬酸(DCF)的动力学试验中准一级动力学常数(k₁)达6.99×10-2 min-1,是GCN的5.5倍. ⑥电子自旋共振谱(ESR)和自由基淬灭试验证实,体系中超氧根自由基(·O₂-)是最重要的活性氧物种,光生空穴(h+)也对DCF的降解有贡献. 研究显示,以超分子自组装的方式制备石墨相氮化碳的前驱体将有助于促进氮化碳可见光吸收、加速载流子分离,并提升光催化活性.      

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.     

BaSnO3钙钛矿光催化降解邻苯二甲酸二乙酯的机理研究

以邻苯二甲酸二乙酯(DEP)为目标污染物,研究了BaSnO₃锡酸盐钙钛矿在模拟太阳光条件下对其光催化降解的潜力.现代谱学表征结果表明BaSnO₃钙钛矿具有丰富的氧空位、结构缺陷和优异的光催化活性,在500W氙灯照射下,120min内能降解91.8%的DEP(10mg/L),降解过程符合准一级动力学,且BaSnO₃钙钛矿在pH值3.0～9.0范围内均保持良好的催化性能.光生空穴(h⁺)、超氧自由基(O₂·^-)和羟基自由基(·OH)均参与了光降解反应,其中O₂·^-起最主要的降解作用.通过密度泛函理论计算(DFT)对DEP的降解路径和机理进行研究,发现活性氧基团(包括O₂·^-和·OH)对DEP苯环羟基化和脂肪链断裂起重要贡献.     

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.     

UV/MgO2体系对水体中双酚A的降解机制研究

双酚A(BPA)是一种典型的内分泌干扰物(EDCs),对人体和生物都存在毒性风险.高级氧化技术(AOPs)因其能产生大量的活性物种来降解污染物,成为目前处理环境中污染物最常用的方法之一.本研究采用紫外联合过氧化镁(UV/MgO₂)体系降解水体中的BPA,并探究了该体系对BPA的降解机制.实验结果表明,UV/MgO₂体系能够高效降解水体中的BPA,在1 h内降解率可达98%,体系降解的反应速率对比单独MgO₂和单独UV降解分别提高了约48倍和18倍.数据显示在0.5 g·L^-1 MgO₂浓度下BPA的降解速率最快.水体的pH、不同水体及水体中的不同离子对UV/MO₂体系降解BPA具有一定的影响作用(其中,SO₄^2-、HCO₃^-和HA有明显抑制作用),总体来说,体系的适应性较强.通过电子自旋共振(EPR)检测得知体系中存在·OH、¹O₂     

活化分子氧降解水中典型新污染物研究进展

近年来,新污染物在水体中被频繁检出,其化学性质稳定、易生物积累,给生态环境和人类健康带来严重威胁. 为解决此问题,高级氧化技术逐渐发展为一种有前景的环境修复方法,在众多氧化剂中,分子氧(O₂)是丰富、经济、绿色的氧化剂. O₂主要经由催化促进的电子转移和能量转移途径而被活化,进而转化为活性氧物种(ROS). 活化O₂转化为ROS,有望成为清除水中新污染物富有潜力的研究方法和实用技术. 目前,研发更高效催化材料(或其他类型活化材料),以实现对O₂的高效活化和对污染物的彻底、快速降解是相关领域研究的关注焦点. 本文重点介绍了活化O₂降解水中新污染物的基本概念和最新研究进展,包括O₂可转化生成的主要ROS、O₂活化策略、活化O₂用于降解新污染物的研究成果等,并对O₂活化所遇到的核心问题和未来发展趋势进行了总结和展望.      

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.     

Mo掺杂FeS2非均相Fenton催化剂的制备及催化性能研究

为提高FeS₂活化H₂O₂降解有机物的性能,本研究通过引入多价金属钼(Mo)制备得到Mo掺杂的FeS₂催化剂(FeS2@Mo),并用于催化降解水中双酚A (BPA).通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对样品形貌和结构组成等进行表征.研究了H₂O₂浓度、FeS₂@Mo投加量、初始pH等条件对BPA降解效果的影响.结果表明：(1)Mo掺杂的FeS₂呈现花瓣形球体,尺寸500～1 000 nm.(2)在条件为5 mmol/L H₂O₂、100 mg/L FeS₂@Mo、pH=3.5时降解效果最优,且在该条件下反应10 min时BPA的降解率可达99.1%.(3)淬灭试验和电子顺磁共振(EPR)试验的结果表明,该体系中的活性物种包括羟基自由基(·OH)、单线态氧(¹...     

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。     

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.     

硫氯共掺杂g-C3N4纳米片光催化降解染料

采用气泡模板法制备了硫氯共掺杂的g-C₃N₄纳米片,通过XRD、FT-IR、XPS、SEM、UV-vis DRS和PL等手段对样品进行了表征,利用可见光照射下光催化降解罗丹明B（RhB）来评价其催化性能.结果表明,改性后的硫氯共掺杂的g-C₃N₄纳米片具有更大的比表面积,电子-空穴的分离效率提高,并且掺杂引起了能带结构的改变,使降解RhB的氧化基团从单一的·O₂^-变为·O₂^-和·OH双氧化基团,极大地提高了降解能力,制备的硫氯共掺杂g-C₃N₄纳米片对RhB的降解速率常数达到了0.01683min^-1,是纯氮化碳的5.5倍.     

Cu循环催化羟胺与氧气反应降解甲基橙

为研究Cu/O₂/HA(HA为盐酸羟胺)体系的氧化能力,以MO(甲基橙)为目标物,对该体系生成·OH(羟基自由基)的过程及机理进行了探讨,并分别考察了HA投加量(以c计)、pH、Cu(Ⅱ)投加量(以c计)和O₂通量对MO降解的影响. 结果表明:Cu能够有效催化HA与O₂的反应,生成大量H₂O₂,并进一步生成·OH,有效降解MO. HA投加量越高,MO降解率越高,但过高的HA投加量在初始阶段会对MO的降解形成抑制,最佳HA投加量为3 mmol/L;受到HA质子化的影响,反应的最适pH约为5.5;由于Cu(OH)₂不利于催化HA与O₂的反应,最佳Cu(Ⅱ)投加量为20 μmol/L;O₂通量对MO的降解影响较小,最佳O₂通量为0.15 L/min;Cu/O₂/HA体系降解MO的初始阶段符合一级动力学模型. 研究显示,Cu/O₂/HA体系具有良好的氧化能力,能够有效降解水中的MO,最佳反应条件下MO降解率达86.5%.