g--C3N4纳米材料光催化降解有机废水的研究

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吡啶和橙黄II都属于难降解有毒化合物,在医药、化工等领域应用广泛,所产生的工业废水对环境造成严重污染。由于该类化合物都具有非常稳定的大π键,传统的生物质降解法难以处理,对环境和生活带来了严重影响。因此,本文采用低耗能、高效率、不产生二次污染的光催化法对其进行处理。
  首先,本研究通过低温煅烧法合成了光催化剂g-C3N4/TiO2(PCN)并用于光降解吡啶等氮杂环有机化合物。一方面,通过低温热聚合法一步合成催化剂,既可以调节g-C3N4的结构,改善g-C3N4的光催化性能,又可以保证P25在低温状态下不会由锐钛矿向金红石态转变,使煅烧后P25的结构形态仍然以80:20的比例存在,进一步保证了该物质的最佳催化性能。另一方面,通过降解实验发现,该催化剂具有良好的催化性能和循环稳定性能;此外,通过机理研究发现,·O2-和·OH为主要活性物质;经底物拓展实验发现,该类催化剂在处理氮杂环有机化合物领域具有优良的降解性能。总之,该类催化剂是一种非常具有应用前景的光催化材料,在处理氮杂环有机污染物领域有着广泛的应用价值,有望批量生产应用于工业领域。
  其次,本文还设计了NiCu双金属改性的氮化碳催化剂并用于处理偶氮染料。经研究发现,通过吸附法处理废水污染物,存在催化剂用量大、再生昂贵等缺点,而仅通过光催化法来处理该过程,处理的废水量太低,反应时间过长。因此本研究设计了一种新的实验过程:采用吸附/光催化法协同作用来降解偶氮染料,既解决了吸附法存在的饱和问题,又解决了光催化降解中反应时间过长的问题。
  总之,本文采用了半导体复合和助催化剂负载这两种改性方式以提升氮化碳的催化性能,在污染物降解领域取得了显著的进展,有望应用于工业领域。
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