石墨相氮化碳光催化剂的制备、改性及其在水处理中的应用

作为典型的非金属半导体光催化剂,类石墨相氮化碳(g-C3N4)由于具有物理化学性质稳定、能带结构适宜、制备成本低廉等优势,近年来受到广泛关注.本文综述了石墨相氮化碳的基本结构特性、常用制备方法以及结构改性策略,对其在水处理中的应用进行了总结,并对g-C3N4未来的发展趋势进行了展望,以期为氮化碳新材料开发及其在水处理方...     

高分散氮化碳溶胶在重金属离子吸附去除中的应用

吸附材料在水中的分散性对于增加其与吸附质间相互作用,实现污染物的高效去除尤为重要.本文基于分子形态易于调控的石墨相氮化碳二维材料,通过简单的化学处理方法制备成高度分散于水中的溶胶吸附剂（M-C₃N₄-sol、U-C₃N₄-sol）,通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱仪（XPS）、Zeta电位仪（Zeta Potential Analyzer）、比表面积及孔径分布仪（BET）等对其形貌、组成、结构进行了表征.结果表明,氮化碳溶胶呈现纳米级纤维状结构,在水中有着极佳的分散性.相较于原始氮化碳（g-C₃N₄）,溶胶吸附剂对多种重金属离子的吸附去除能力得到大幅度提升,尤其是对Pb²⁺具有较高的吸附选择性.在298 K时,对Pb²⁺的吸附在1 min内即可达到平衡,快速吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温模型.吸附机理的研究表明,M-C₃N₄-sol对Pb²⁺的吸附是在静电引力、离子交换、氨基的表面络合和阳离子-π键的协同作用下完成的.吸附金属离子后,M-C₃N₄-sol发生脱稳形成易于实现固液分离的沉淀产物,对其进行稀硝酸脱附再生,吸附容量没有明显降低,表明其良好的循环使用性能.