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1.
采用煅烧法和光还原法制备出具有高活性的Ag/g-C3N4催化剂,并将其应用于可见光下活化过一硫酸盐(PMS)降解罗丹明B(RhB)废水.系统研究了实际因素RhB浓度、催化剂投加量、PMS剂量、pH值和可溶性无机阴离子对RhB降解效果的影响.结果表明,RhB的降解率随着催化剂投加量、PMS浓度的增加而增大,随着初始RhB浓度的增加而减小.弱酸性条件有利于反应活化PMS降解RhB,而中性或碱性条件都会减缓催化反应的进行.Ag/g-C3N4-2/Vis/PMS催化体系30 min内对RhB的去除率最高可达93.2%,分别是Ag/g-C3N4/Vis和单独PMS催化体系的4.0和3.7倍.体系催化活性的提高归因于Ag的表面等离子共振效应及基于硫酸根自由基的高级氧化技术与光催化技术的协同作用.不同阴离子对催化反应的影响不同,溶液中的Cl-会对反应产生轻微的抑制作用,而H2PO4-和HCO3-的出现大大抑制了催化性能.催化剂具有良好的稳定性,5次循环后仍能在30 min之内降解77.4%的RhB.此外,捕获实验和ESR测试结果表明,Ag/g-C3N4-2/Vis/PMS催化体系中存在·O2-、h+、1O2、SO4-·和·OH活性物种,并协同降解RhB污染物. 相似文献
2.
以尿素为氮化碳(g-C3N4)合成的前驱体,柠檬酸(CA)作为还原剂,以一步溶剂热法制备铋修饰BiOBr/g-C3N4异质结型复合光催化剂(简称Bi/BiOBr/g-C3N4).通过调控CA的投加量,实现了对Bi/BiOBr/g-C3N4可见光催化的可控制备,并以RhB为目标污染物研究其光催化活性.结果表明:1被还原在BiOBr表面上的Bi金属含量随还原剂CA投加量增加而增加,CA最佳投加量为2 mmol,Bi/BiOBr/g-C3N4的光生载流子的分离效率最高、禁带宽度最窄(2.43 eV).而未采用CA改性的BiOBr/g-C3N4,其禁带宽度为2.8 eV.2投加CA能调控BiOBr形貌(如结晶度、尺寸大小以及晶粒平均厚度),进而调控其光催化活性.当CA投加量为2 mmol时,BiOBr纳米微球大小适中,结晶度最高,晶粒平均厚度最小.3Bi修饰BiOBr/g-C3N4光催化剂对RhB的可见光降解率高达99.8%,其光催化降解速率达到0.097 k·min-1,是BiOBr/g-C3N4光催化速率(0.026 k·min-1)的3.73倍.4Bi/BiOBr/g-C3N4异质结光降解机理是:在Bi金属等离子体效应、BiOBr表面氧空缺与异质结的协同作用下,提高了Bi/BiOBr/g-C3N4异质结对可见光吸收能力和光生载流子的分离效率,从而实现对RhB的高效降解. 相似文献
3.
采用水热合成和煅烧法制备高催化活性的WO3/g-C3N4材料,并用于酸性橙G废水的降解.同时,采用X射线衍射、漫反射光谱、傅立叶变换红外光谱、扫描电镜和氮吸附-脱附测试、X光子能谱和光致发光光谱方法对复合材料进行了表征.降解实验表明,复合材料的光催化性能比单一WO3和g-C3N4高,且Z型光催化剂WO3/g-C3N4在WO3与g-C3N4质量比为3∶10时具有最高的光催化活性,在105 min内对20 mg·L-1酸性橙G的光降解效率达98%,反应速率是单一g-C3N4的5倍.采用自由基捕获剂分别对体系中的·OH、·O2-和h+进行捕获实验,结果表明,·OH、·O2-和h+共同参与了光催化降解反应,其中,h+是Z型WO3/g-C3N4光催化的主要活性物质.复合催化剂具有良好的重复利用性,在3次循环试验后光降解效率仍达90%. 相似文献
4.
UV/NO3-光化学降解水中的磺胺甲恶唑 总被引:1,自引:0,他引:1
本文研究了UV/NO3-体系对水中磺胺甲恶唑(SMX)的降解;考察了NO3-用量、pH值、SMX初始浓度、水体成分中常见的无机阴离子(Cl-、SO42-和HCO3-)和天然有机物(NOM)对SMX去除的影响;最后探讨了SMX在该体系中的降解产物和转化机理.结果表明:相比于单独UV,UV/NO3-对SMX的去除效果更优,这可能归因于UV激发NO3-产生的羟基自由基(HO·),通过加入HO·淬灭剂甲醇,有力地证明了体系中HO·的存在及其对SMX的降解作用.SMX在UV/NO3-体系中的降解符合准一级反应动力学.SMX的去除效率随着NO3-浓度的增加而逐渐提高,随着其初始浓度的增大而减小.溶液pH值对UV/NO3-降解SMX的影响显著,SMX去除效率表现为酸性>中性>碱性.向UV/NO3-体系中加入不同浓度的Cl-和SO42-对SMX的降解基本没有影响;HCO3-对SMX的去除有显著的促进作用,这可能归因于HO·同HCO3-反应产生的碳酸根自由基(CO3·-);NOM的存在会抑制SMX的降解,且NOM浓度越高,抑制越明显.在UV/NO3-降解SMX的反应中,根据检出的5种产物,提出SMX可能的转化机理包括4种不同的反应路径,分别为断键反应、脱氨羟基化、羟基化和亚硝化. 相似文献
5.
原水砷污染问题严重威胁饮用水水质安全,随着生活饮用水标准的提高,致使多地饮用水中砷超标问题突显.本研究利用CeO2半导体的光催化活性及CeO2和Fe3O4对As(V)的强亲和力,合成了双组份磁性CeO2-Fe3O4复合材料,并采用SEM、XRD、BET和VSM等手段进行表征,考察复合材料的光催化/吸附除砷效果;研究了初始pH值、共存离子等因素对吸附除砷效果的影响;采用等温吸附模型、吸附动力学模型等手段进行吸附特性研究.实验结果表明,在光催化过程中,·OH和·O2-为主要的活性氧化物种.在紫外照射下,As(Ⅲ)能完全被氧化为毒性较低的As(V),同时将As(V)高效吸附于CeO2-Fe3O4粒子表面.在中性条件下,CeO2-Fe3O4粒子对砷的饱和吸附量为122.19 mg·g-1.共存离子Cl-和SO42-对As(V)的吸附没有显著影响,而CO32-、SiO32-和PO43-与As(V)存在明显的竞争吸附,使As(V)的吸附去除效果明显降低.吸附动力学和吸附等温线模拟分别符合准二级动力学方程和Freundlich吸附等温线,表明As(V)的吸附以化学吸附为主导.CeO2-Fe3O4复合吸附剂可快速实现固液分离,容易再生且重复利用性较好,具有广泛的应用前景. 相似文献
6.
采用水热合成法制备Cu-Al2O3-g-C3N4类芬顿催化剂,以扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电子自旋共振(EPR)、拉曼光谱(Raman)对所制备的催化剂及反应过程进行表征.以染料亚甲基蓝(MB)和罗丹明B(Rh-B)及小分子有机物2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)、双酚A(BPA)和苯妥英(PHT)为目标污染物,研究催化剂在初始pH=7条件下的类芬顿催化活性.同时,探讨Cu掺杂量和有机物配体g-C3N4掺杂量对体系催化性能的影响,并验证晶格氧诱发与有机配体络合两种方式对催化剂活性和稳定性提高产生的影响.DMPO-EPR自由基测定实验及Raman光谱监测催化反应过程验证表明:Cu的晶格氧掺杂诱发了靠近铜晶格O2·-的富电子Cu中心,以及靠近铝晶格O2·-的缺电子Al中心;引入的g-C3N4以阳离子π作用形式通过σ-型Cu—O—C键桥将π体系上的电子转移至Cu,形成一个新的缺电子π中心.在H2O2存在的情况下,富电子Cu中心将电子传递给H2O2,使其被还原为·OH;同时,体系中H2O的电子被缺电子中心剥夺,进而氧化为·OH.羟基自由基转化率TOFs值的进一步计算结果表明,Cu-Al2O3-g-C3N4体系中TOF值为0.516 s-1,是传统均相芬顿体系TOF值(1.53×10-2 s-1)的33倍以上. 相似文献
7.
采用水热法制备CoFe2O4作为催化剂,降解氨基三亚甲基膦(NTMP),并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征方法对催化剂的结构、形貌进行表征.同时,系统研究了不同pH、过硫酸盐浓度、NTMP浓度、共存离子等因素对其催化过硫酸盐氧化降解有机磷的 影响.结果表明,本研究成功合成了CoFe2O4催化剂.NTMP降解率随着催化剂投加量、过硫酸氢钾(PMS)浓度的增加而增大,随着初始NTMP浓度的增加而减小.弱酸性条件有利于反应活化PMS降解NTMP,而中性或碱性条件都会减缓催化反应的进行.CoFe2O4/PMS体系对NTMP的降解率最多达90.3%.不同阴离子对催化反应的影响不同,溶液中NO3 、SO42-对反应的抑制作用不明显,Cl-会对反应产生轻微的抑制作用,而HCO3-的出现大大抑制了催化剂的催化性能.催化剂具有良好的稳定性,5次循环后仍能在30 min之内降解86.0%的NTMP.此外,捕获实验和EPR测试结果表明,CoFe2O4/PMS 催化体系中活性物种分别为SO4·-、·OH和1O2 . 相似文献
8.
以阳离子型染料亚甲基蓝(MB)废水为研究对象,采用钴介体电催化(MEO/Co(Ⅱ))与PO43-协同作用体系(简称PO43--MEO/Co(Ⅱ)体系),进行MB电催化降解实验,研究Co2+浓度、电流密度、pH值、电解质浓度等因素对PO43--MEO/Co(Ⅱ)体系电催化降解MB的效果,并对其分解产物及机理进行了分析与探讨.结果表明:①PO43--MEO/Co(Ⅱ)体系主要的氧化性中间产物为Co3+,同时存在少量羟基自由基及过磷酸盐.②PO43-与MEO/Co(Ⅱ)体系之间具有明显的协同催化作用.PO43--MEO/Co(Ⅱ)体系在40 min内对MB的降解率高达100%,是钴介电体系降解率的1.2倍,直接电化学氧化体系降解率的5倍.③Co2+浓度、电流密度及pH值对PO43--MEO/Co(Ⅱ)体系氧化性能影响较大,而PO43-浓度、电解质浓度对PO43--MEO/Co(Ⅱ)体系的氧化性能影响较小.④PO43--MEO/Co(Ⅱ)体系对MB的降解过程为:先从MB分子的N—C连接处断键,形成吩噻嗪、2-氨基-5-(N-甲基甲酰胺)苯磺酸及N1,N1-二甲基-1,4二氨苯等物质;然后将其降解为苯胺、苯酚、苯磺酸等;最终分解成CO2和水等无机物.⑤PO43--MEO/Co(Ⅱ)体系对MB的降解机理为:通过铂钛电极直接电催化,以及Co3+、过磷酸根、羟基自由基的间接氧化,其中,起主导作用的是Co3+的电催化氧化. 相似文献
9.
Mo源改性石墨相氮化碳(g-C3N4)活化过一硫酸盐可见光降解罗丹明B的性能研究 总被引:1,自引:0,他引:1
分别以钼酸钠(MA)和乙酰丙酮钼(MC)作为钼(Mo)源,采用热聚合法合成不同类型Mo-C3N4材料(MACN和MCCN),并通过XRD、SEM、XPS、UV-Vis DRS等表征技术探究不同Mo源的引入对g-C3N4晶体结构和光学性质的影响.结果表明,Mo的引入增大了g-C3N4的晶格间距,以MC为Mo源合成的MCCN催化剂具有更大的比表面积、更宽的可见光响应范围和更低的能带宽度.将所合成的催化剂应用于耦合过一硫酸盐(PMS)可见光催化降解罗丹明B (RhB)研究,发现在催化剂浓度为0.5 g·L-1、PMS浓度为1 mmol·L-1、罗丹明B浓度为10 mg·L-1的条件下,MCCN-4/PMS/Vis催化体系在25 min内对RhB的降解率高达94.1%,分别是MCCN-4/Vis和单独PMS催化体系的5.6和19.2倍,并且RhB光催化降解过程符合一级动力学方程.为进一步探索MCCN/PMS/可见光(Vis)催化体系的最佳工艺条件,系统考察了Mo的掺杂量、催化剂投加量、PMS浓度、污染物浓度、pH值等实际因素对RhB降解效果的影响.同时,循环实验表明,MCCN-4复合催化剂具有良好的稳定性和可重复性,3次循环之后仍保持89.1%的RhB降解率.此外,捕获实验和电子自旋共振测试(ESR)结果表明,在MCCN/PMS/Vis催化体系下,光生空穴(h+)和超氧自由基(·O2-)作为主要活性物种参与了RhB的降解. 相似文献
10.
Fe2+可激活过二硫酸盐(PDS)快速产生硫酸根自由基(SO4-·),但Fe2+会快速转化为低活性的Fe3+,且Fe2+的投加量普遍较大,限制了该体系的广泛应用.采用亚硫酸氢盐(BS)强化微量Fe2+-PDS体系降解水中的扑热息痛(APAP).结果表明,投加BS可促进Fe2+-Fe3+的循环,明显改善Fe2+-PDS体系对APAP的降解效果,在最优条件下(PDS=0.6 mmol·L-1;BS=0.4 mmol·L-1;Fe2+=10 μmol·L-1;pH=4)下,APAP (4 μmol·L-1)可在180 s内被完全降解.同时,APAP的降解速率随BS (0~0.6 mmol·L-1)和PDS (0.2~1.5 mmol·L-1)浓度的增大而升高,适量提高Fe2+浓度可促进APAP的降解,但增加BS的投加次数对降解速率影响不大.HCO3-与HPO42-明显抑制了体系降解APAP的效率,Cl-和NO3-有轻微抑制作用,腐殖酸(HA)则影响不大.通过淬灭实验和电子顺磁共振波谱检测,证实了体系中SO4-·、·OH和单线态氧的产生,其中SO4-·是降解APAP的主要活性物种.利用三维荧光光谱技术对APAP降解过程进行了表征,表明APAP降解产物具有荧光特性.此外,还鉴定出5种中间产物,并提出了3种可能的降解途径.体系在实际水体中的效能低于超纯水中的表现,但延长反应时间可明显增强降解效果,表明BS-Fe2+-PDS体系是一种有前景的有机污染物降解方法. 相似文献
11.
利用水热合成法制备了C_3N_4/BiOBr复合可见光催化剂,通过XRD、FT-IR、SEM、DRS、PL等手段对催化剂的物相组成和光化学性能进行了系统表征,利用对罗丹明B(RhB)的降解实验评价了催化剂在可见光照下的光催化降解活性和稳定性并通过ESR分析和自由基捕获实验探究了RhB的光催化降解机制.结果表明,水热合成法可成功制备结晶性能良好的C_3N_4/BiOBr复合可见光催化剂;C_3N_4的复合降低了BiOBr光催化剂的电子-空穴的复合,提高了光催化降解活性,其中15%C_3N_4/BiOBr的活性最佳,可见光照18 min后RhB的脱色率达100%,较纯BiOBr提高了1.5倍,且重复使用5次后仍具有较高的光催化降解活性;复合催化剂光催化降解RhB过程中参与降解的主要活性物种为空穴(h~+)和超氧自由基(·O_2~-),其中h~+影响更为显著. 相似文献
12.
利用简单的热聚合及原位沉淀法制备了一系列不同质量比(1%~10%)的Ag/P-g-C_3N_4复合材料,采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS、FTIR、BET和XPS等表征手段对复合材料的形貌结构、光学特性和化学组成进行了表征.利用合成材料光催化降解双酚AF(BPAF),研究了溶液初始pH、溶解性有机质(DOM)对BPAF降解的影响,并对光催化降解机理进行了探讨.结果表明,在pH=7时,5%Ag/P-g-C_3N_4表现出最强的光催化性能,其在90 min内对BPAF的降解率达到100%.DOM在低浓度(0.5 mg·L~(-1))时促进了BPAF的光降解,而在高浓度时(2~10 mg·L~(-1))抑制了BPAF的光降解.活性基团捕获实验结果表明,在Ag/P-g-C_3N_4降解BPAF过程中,h~+和·OH起主要的作用,直接参与了BPAF的降解.相对于P-g-C_3N_4,Ag/P-g-C_3N_4光催化性能的增强主要是因为Ag的负载促进了e~-和h~+的分离,同时Ag单质的SPR效应提高了复合材料对可见光的吸收率,延长了光生载流子的寿命. 相似文献
13.
采用静电纺丝法制备了Co_3O_4/BiVO_4复合薄膜电极,并以之为光阳极,在过一硫酸盐(PMS)辅助作用下开展了光电催化降解双酚A研究.结果表明,PMS在可见光下可显著强化Co_3O_4/BiVO_4复合阳极光电催化降解双酚A,在0.25 V外加偏压以及可见光照射下,当加入2 mmol·L-1PMS时,双酚A在2 h内的降解效率为96%.降解动力学常数为0.471 4 min-1.系统研究了PMS初始浓度、外加偏压对双酚A降解性能的影响.结果发现,双酚A在较低的PMS投加量和较低的外加偏压(0.25 V)下即可有效降解.采用电子自旋共振波谱仪鉴定体系的主要活性自由基为SO·-4和·OH.并进一步通过淬灭实验结果证明空穴、SO·-4和·OH起主要氧化作用.光电反应后的体系中未检测到金属离子溶出,可避免二次污染. 相似文献
14.
利用静电纺丝技术原位制备了准一维结构CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带.采用XRD、SEM、TEM、EDS、UV-vis DRS、N_2吸附-脱附曲线等对合成的光催化剂进行表征,并以对苯二甲酸(TA)为分子探针物质,结合荧光技术探讨了光催化反应过程中·OH自由基的变化.以亚甲基蓝(MB)为降解目标物,考察了CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带的光催化活性,并研究了溶液pH及MB初始浓度对其光催化活性的影响.研究结果表明,宽度约为(663±75) nm的CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带由直径约为80 nm的纳米颗粒组成,且纳米颗粒之间有一定的孔隙.模拟太阳光辐照120 min,MB的降解率为76%,且降解过程服从一级动力学模型.CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带在酸性环境中显正电性,且光催化反应体系中·OH自由基的生成量随反应时间线性增加.CaIn_2O_4与In_2O_3的耦合使得合成的光催化剂在模拟太阳光下具有良好的光催化活性. 相似文献
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采用溶胶凝胶-超声混合法制备了铈/二氧化钛/石墨相氮化碳(Ce/TiO2/g-C3N4)异质结催化剂,通过透射电子显微镜(TEM)、X-射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等表征了复合材料的结构、晶相、活性基团和光吸收性能,并考察了可见光下该催化剂对模拟全氟辛酸(PFOA)废水的降解效果.结果表明,Ce/TiO2/g-C3N4分散性好,粒径小于20 nm,金属Ce的掺入及TiO2/g-C3N4异质结的生成,有效抑制了光生电子和空穴对的复合,使复合光催化剂禁带宽度减小,光吸收范围增大,光催化性能得到明显提升.在pH值为2,PFOA浓度为4 mg·L-1,催化剂投加量为1 g·L-1的条件下,可见光照射180 min后,可降解94.4%的PFOA,脱氟率为38.6%.降解过程符合准一级反应动力学,速率常数为0.522 h-1.通过HPLC-MS分析降解产物,同时结合氟元素物料平衡的计算结果,认为降解机制主要是以阴离子形式存在的PFOA吸附至表面带有大量正电荷的催化剂表面后,在光生空穴和活性自由基的作用下,以自由基机理逐步脱去CF2生成短链的PFCAs,同时生成氟离子. 相似文献
16.
传统的光催化降解机制认为是光激发产生的氧化活性物质优先对吸附在催化剂表面的污染物分子进行降解,因此,弱吸附性有机物难以接触到光催化剂并发生降解.为探究提升弱吸附有机物光催化降解的机理,本文构建了一个高暴露{001}晶面TiO_2({001}-TiO_2)降解弱吸附间苯二酚(RE)的光催化体系.实验结果表明,所制备的{001}-TiO_2具有强亲水性,并能提供大量的F~-吸附位点.RE在{001}-TiO_2表面的吸附能力很弱,并且光催化降解效果很差.F~-的加入可使RE的光催化降解速率提升近3倍.通过自由基猝灭实验发现,RE的降解主要取决于溶液中游离羟基自由基(·OH)的作用,由于F~-能与{001}-TiO_2亲水表面的羟基及·OH形成强烈的竞争吸附,从而使·OH游离到溶液中氧化降解RE.EPR测试进一步证实了F~-不仅可以促使TiO_2产生更多的游离·OH,同时也能激发产生更多超氧自由基(·O~-_2),推测·O~-_2主要由有效分离的光生电子与O_2或·OH反应生成.综上,本研究明确了游离·OH对弱吸附RE的光催化降解效率起决定作用,F~-促使游离自由基产生的机制可为弱吸附有机污染物的降解提供新思路. 相似文献
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设计并制备了新型Ti0.7W0.3O2/BiVO4 p-n复合异质结构界面光催化剂应用于可见光条件下降解模拟含苯酚污染物的废水.采用粉末X射线衍射(PXRD)、扫描电镜(SEM)、固体粉末紫外漫反射(DRS)及X射线光电子能谱(XPS)等技术表征了Ti0.7W0.3O2/BiVO4 p-n复合异质结构界面的性状.结果显示BiVO4纳米粒子均匀地分布在Ti0.7W0.3O2纳米颗粒周围并构筑了稳定的p-n复合异质结构界面.Ti0.7W0.3O2/BiVO4 p-n复合异质结构界面光催化剂具有更宽的可见光响应范围和更低的能带宽度.纯BiVO4和Ti0.7W0.3O2 相似文献
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采用简单的沉积-沉淀法合成了BiOBr/Bi_2MoO_6(BOB/BMO)异质结,采用XRD、XPS、TEM、SEM、EDS、FT-IR、UV-Vis-DRS、PL、PC和EIS等测试技术对光催化剂的物相组成、形貌、光吸收特性和光电化学性能等进行系统表征,并以模型污染物甲基橙(MO)的吸附和光催化降解作为探针来评价BiOBr/Bi_2MoO_6异质结的吸附性能与光催化活性增强机制.SEM和TEM分析结果表明,所得Bi_2MoO_6微球由大量厚度约为20~50 nm的纳米片组成;沉淀-沉积法所得样品的形貌分析显示,尺寸约为10 nm的BiOBr量子点均匀沉积在Bi_2MoO_6微球表面,形成的新颖的BOB/BMO异质结.N2吸附/脱附结果表明,Bi_2MoO_6和BiOBr形成异质结具有大的比表面积(64.94 m2·g-1),且表面孔结构丰富.吸附/光催化降解实验结果表明,与纯Bi_2MoO_6或者BiOBr相比,BOB/BMO异质结表现出更好的吸附性能和光催化活性.吸附/光催化协同作用机理分析表明,BOB/BMO异质结具有大的比表面积和丰富的孔结构是其吸附性能增强的主要原因.此外,光致发光(PL)谱、光电流(PC)和交流阻抗(EIS)分析进一步揭示了BOB/BMO异质结有利于光生载流子的分离与转移,导致光催化活性增强,二者的协同作用使其对MO具有优越的去除性能.此外,BOB/BMO异质结较稳定,重复使用性能良好,有望用于MO废水的实际处理. 相似文献