基于g-C3N4复合材料的制备及其光催化降解磺胺甲恶唑的研究

来源 :长安大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:neubupt
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,越来越多的水环境系统中被检测出抗生素药品残留,抗生素药品造成的水环境污染正通过各种途径威胁人类生命健康和整个生态环境的安全。然而,传统的污水处理厂工艺不能将抗生素最终降解完全,因此需要开发一种高效能、环保的处理方法来解决抗生素污染水环境的问题。光催化氧化是一种绿色、可持续、适宜的高级氧化技术。本研究通过构建异质结对氮化碳(g-C3N4)材料进行改性,促进光生载流子的分离及提高可见光利用效率。首先通过质子化后的g-C3N4(pg-C3N4)与Bi OBr复合形成二元异质结,提高了pg-C3N4和Bi OBr单体的光催化降解性能。然后,采用光还原沉积法掺杂Ag单质,减小材料带隙宽度,成功制备pg-C3N4/Bi OBr/Ag材料。改性掺杂材料在可见光下更易被激发,再加上Ag的电子捕获作用及其表面产生的等离子体共振效应,显著提高pg-C3N4/Bi OBr的光催化效果。研究以磺胺甲恶唑(SMX)为研究底物,通过降解水环境中SMX来研究复合材料的光催化性能及不同因素对材料降解的影响。主要研究内容如下:(1)通过高温煅烧-共沉淀法制备出pg-C3N4/Bi OBr复合材料,采用XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis、BET、光电流等检测手段对其进行性能表征,证明了复合材料制备成功。(2)降解实验表明,5%-pg B(5%wt pg-C3N4)的光催化活性最高,在180min内可以去除90%的SMX。5%-pg B的投加浓度为0.5g/L时,10mg/L的SMX降解速率最快,反应速率常数(0.01263 min-1)分别是Bi OBr和pg-C3N4的2.65倍和7.3倍。Cl-、HCO3-的加入会抑制5%-pg B的光催化效果;UV-Vis表征结果表明,pg-C3N4/Bi OBr复合材料之间形成了异质结,减小了带隙宽度,促进了电子-空穴对的分离速率,从而提高了光催化效果。通过自由基猝灭实验,证明在可见光照射下空穴(h+)和超氧自由基(·O2-)是降解SMX的主要活性物质。对5%-pgB进行多次循环试验,发现其降解性能稳定,在光催化降解SMX的实际应用中具有良好的前景。(3)以pg-C3N4/Bi OBr为基础,通过光照还原法制备出新型pg-C3N4/BiOBr/Ag材料,采用XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis、BET、光电流等对其进行性能表征,证明材料复合成功。(4)降解实验表明,5%-pg BA(5%wt Ag)的光催化活性最高,在60min内可以完全的去除SMX。5%-pg BA的投加浓度为1.0g/L时,10mg/L的SMX降解速率最快,反应速率常数(0.21016 min-1)是5%-pg B的13.15倍。溶液初始p H=6时光催化降解效果最佳,中性或者碱性的环境均会抑制SMX的降解,无机阴离子(Cl-、NO3-、SO42-、HCO3-)的加入会抑制光催化效果,其中,HCO3-的抑制作用最明显。表征结果表明,Ag单质的加入明显减小了材料的带隙宽度,使材料在可见光下更易被激发,再加上银的电子捕获作用及其表面产生的等离子体共振效应,导致pg-C3N4/BiOBr/Ag光催化性能显著提高。通过自由基猝灭实验,证明在模拟可见光照射下,起主要作用的活性物质是空穴(h+)、超氧自由基(·O2-)和单线态氧(1O2),其中,超氧自由基(·O2-)贡献最大。对5%-pg BA进行多次循环试验,证明合成材料具有良好的循环稳定性能。
其他文献
如今手机业务已进入千家万户,现阶段使用最广泛的是第四代移动通信技术,即LTE(Long Term Evolution,长期演进)系统,俗称4G,它是由3GPP这个标准化的组织机构制定的(即The 3rd
湖北神农架地区的神农架群作为中国中元古代待建系候选层型剖面,对中元古代地层、沉积、古生物、地质事件及古大陆恢复与重建等方面的研究都有着重要意义。神农架群不仅地层
信息技术的发展以及移动设备的广泛普及,加之电子商务、移动支付的持续发展,丰富了人们的生活和工作方式,但由此衍生而来的信息安全问题也日趋严重,因此,提供一种快捷、有效
随着全球化市场竞争越来越激烈,柔性作业车间调度在智能化制造研究领域受到越来越多的研究者们关注。良好的生产调度方法可以将有限的资源进行合理的配置以获取更好的经济效
可见光通信技术主要通过LED(Light-Emitting Diode)灯明暗变化来进行信息传递。LED可兼具室内照明和通信功能,因频谱资源丰富、安全性高、无电磁干扰等优势在通信领域备受关
随着半导体技术的进步,集成电路的集成度在不断提高,整体规模不断扩大,芯片的功耗,尤其是因工艺尺寸不断缩小而引起的漏功耗增大成为重点研究对象。以Intel P4处理器为例,人
十九世纪,融资融券出现于美国,到现在业已走过100多年的历程,与之相对,国内证券市场的发展较晚,时至今日,融资融券交易在国内证券市场扎根6年有余,截至2016年12月30日,融资融
人工智能具有显著的拟人特征,这导致智能机器人、自动驾驶汽车等人工智能产品致人损害的民事责任认定及承担面临若干法律疑难。自动驾驶汽车等智能机器人一方面很难将其看作是人类手中的简单工具;另一方面伴随而来的难预测性、难解释性、因果关系复杂性等问题将使得既有侵权责任变得越来越困难,对新的法律规则的需求也将变得迫切。人工智能产品具有显著的拟人特征,其给自动驾驶汽车等人工智能产品致人损害的民事责任认定带来若干
耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans,DR)是一种具有极端抗性的微生物,对电离辐射(Ionizing radiation,IR)、紫外辐射、干旱、氧化胁迫和诱变剂等损伤因子均表现出极强的抗
中华乌塘鱧(Bostrychus sinensis)隶属于脊椎动物门(Vertebrata),辐鳍鱼纲(Actinopterygii),鲈形目(Perciformes),塘體科(Eleotridae),乌塘體属(Bostrychus)。本研究采用了三