基于g-C3N4复合光催化剂的制备及其光催化降解有机污染物的性能研究

来源 :辽宁师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qvwen2005
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随着环境污染问题的日益严重,污水处理已成为当今世界关注的热点问题。由于绿色、环保的光催化技术具有操作简单、成本低廉而且对太阳光可直接利用等优点,成为环境友好型污水治理技术的首选。因此,理想的半导体材料的开发,对于光催化技术的应用具有广阔的前景。石墨相氮化碳(g-C3N4)是具有合适带隙(2.7 eV)的非金属半导体材料,由于它对光的响应明显,成本低廉,简单的制备工艺和良好的化学稳定性等优点,而成为光催化技术中理想的半导体材料。然而,电子-空穴对的快速复合,较小的比表面积,低的可见光利用率和难以分离回收等缺点限制了g-C3N4的实际应用。因此,本论文针对g-C3N4自身的优缺点对其进行改性修饰,分别构造了Fe3O4/g-C3N4/RGO和g-C3N4/ATP/Bi2WO6复合光催化剂,提高g-C3N4的光催化活性。论文研究的具体内容如下:(1)通过水热法制备了Fe3O4/g-C3N4/RGO复合光催化剂,Fe3O4不仅赋予了复合光催化剂磁性而且还作为电子的存储体,提供更多的活性位点使与污染物的反应更充分。还原氧化石墨烯(RGO)作为传输电子的媒介,将光激发跃迁的电子快速转移到Fe3O4,从而延长g-C3N4的光生载流子寿命,降低g-C3N4自身高的电子-空穴对的复合率,从而提高g-C3N4的光催化活性。对Fe3O4/g-C3N4/RGO复合光催化剂进行XRD,Raman,TEM,FT-IR,UV-vis DRS,光电流阻抗等一系列表征测试,结果证明:所制得的复合光催化剂不仅具有较好的形貌和结晶度,而且与g-C3N4相比降解四环素的能力也有显著的提高。(2)凹凸棒石(ATP)构建的g-C3N4插层结构并且表面被Bi2WO6量子点修饰的新型复合光催化剂是通过高温煅烧和原位生长法所制备。在可见光的照射下,Z型复合光催化剂g-C3N4/ATP/Bi2WO6在可见光下对去除2-巯基苯并噻唑(MBT)表现出优异的光催化降解能力。与g-C3N4相比,Z型复合光催化剂g-C3N4/ATP/Bi2WO6活性的提高源于以下两点,一方面是由于均匀分散在材料表面的Bi2WO6量子点可以提供更多的活性位点;另一方面,引入ATP纳米棒状构建的嵌入结构加快了g-C3N4和Bi2WO6量子点之间的电子传输,提高了g-C3N4/ATP/Bi2WO6复合光催化剂的光催化活性。
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