Ag/NH_2-MIL-125(Ti)的构建及可见光还原水中Cr(Ⅵ)

开发高效、稳定的复合光催化材料是当前环境领域的迫切需求。本文采用溶剂热协同紫外光还原法成功制备了复合光催化材料Ag/NH_2-MIL-125(Ti),并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对其形貌、结构及光学性质进行分析,考察了Ag/NH_2-MIL-125(Ti)可见光(λ≥420 nm)催化还原Cr(Ⅵ)的性能,并优化了催化剂用量、Cr(Ⅵ)浓度、空穴捕捉剂种类及用量等条件。结果表明,在最佳条件下,Ag/NH_2-MIL-125(Ti)具有良好的吸附及光催化还原Cr(Ⅵ)性能,其吸附及光催化还原率是NH_2-MIL-125 (Ti)的3. 11倍,Ag/NH_2-MIL-125(Ti)特殊的"芝麻饼"形貌以及Ag~0与NH_2-MIL-125(Ti)之间形成的异质结有助于增强复合材料的光催化还原Cr(Ⅵ)的性能。同时,通过条件实验,提出了光催化还原过程中主要的活性物种以及Cr(Ⅵ)的还原机理。本研究将为金属有机骨架(MOFs)复合材料在可见光催化环境修复领域的应用提供理论依据和实验参考。     

三维二硫化钼/还原氧化石墨烯气凝胶用作宏观可见光催化剂（英文）

近年来,光催化技术在解决环境污染和能源短缺方面展现出巨大潜力.二硫化钼(MoS_2)作为一种二维层状光催化材料受到广泛关注.MoS_2具有可调的带隙(1.2-1.9 eV)、低的成本和高的存储量,是一种可替代铂的理想助催化剂.然而,MoS_2本身光催化活性较低.理论和实验已经证明,MoS_2只有暴露的边缘具有催化活性,并且MoS_2的光生电子-空穴对容易复合,导致其光催化效率低.增加暴露的活性边缘以及有效分离电子-空穴对是提高MoS_2光催化活性的关键.而石墨烯气凝胶是一种理想的催化剂载体,其高比表面积和高空隙率可以有效提高催化剂利用率.同时,其高导电性可以促进光生电子-空穴对分离.因此,将MoS_2负载到石墨烯气凝胶上制备宏观可回收光催化材料具有广阔的应用前景.然而,目前尚未见到有关MoS_2/石墨烯气凝胶光催化产氢以及还原Cr(Ⅵ)的报道.本文以钼酸铵为钼源,硫脲为硫源和还原剂,同时加入氧化石墨烯及其还原剂氨水,通过一步水热法制备出二硫化钼/还原氧化石墨烯(MoS_2/RGO)水凝胶.最后通过冷冻干燥得到MoS_2/RGO气凝胶.经光催化测试发现其产氢达到38.9μmol/g,光还原Cr(Ⅵ)达到92%,明显高于MoS_2粉体.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-Vis-NIR)及红外光谱(FTIR)等手段研究了其光催化性能提高的原因.XRD测试显示,过量的NH_4~+离子插入到MoS_2层与层之间增加了(002)面的晶面间距;SEM观察到在形成气凝胶后,MoS_2从粉末的片状转变成花状,这是因为氧化石墨烯上的含氧官能团促进MoS_2成核同时限制其生长导致的;TEM观察到MoS_2上存在大量的脱节和扭曲,这是由于过量硫脲阻碍了MoS_2晶体的取向生长而产生缺陷;XPS发现,除了形成MoS_2之外,还形成了MoO_2,同时大量的暴露边缘导致不饱和硫产生;FTIR表明MoS_2与RGO之间通过氢键链接在一起;UV-Vis-NIR吸收光谱显示,MoS_2/RGO气凝胶在可见光区具有很强的吸收,这是黑色的RGO以及光在花状结构的不断反射共同作用导致的.综合以上结果,我们提出了MoS_2/RGO光催化性能增强的机理.首先,三维的气凝胶网状结构以及花状结构的MoS_2所带来的高比表面积(599.7 m~2/g)使得材料对H~+和Cr(Ⅵ)吸附量增加;其次,黑色的RGO以及入射光在花状结构层片间的不断反射增加了MoS_2/RGO气凝胶对可见光的吸收;最后,RGO本身的高导电性促进了光生电子-空穴有效分离,电子通过RGO快速转移到材料表面参与光催化反应.因此,将MoS_2负载在RGO上可提高光催化效率.另外,低密度的MoS_2/RGO气凝胶(56.1 mg/cm~3)可以有效吸附有机溶剂且容易回收.综上所述,本文制备的MoS_2/RGO气凝胶光催化材料在环境与能源方面表现出潜在的应用前景.     

Cr(Ⅵ)-氯代苯酚共存污染体系中的光反应与光催化反应研究

Cr(Ⅵ)-4CP(4-氯苯酚)共存污染体系中Cr(Ⅵ)离子的紫外光致还原主要是由于Cr(Ⅵ)与4CP光解产物之间的氧化还原反应而引起的。Cr(Ⅵ)离子还原受光强和体系酸度影响较大,还原速率呈零级反应。随体系pH值增大,Cr(Ⅵ)离子还原速率下降。中性条件下,光反应结束后有沉淀产物生成,这对于采用光化学方法消除环境污染提供了很有意义的结果。4CP存在对Cr(Ⅵ)离子在TiO₂表面的暗态吸附没有影响。Cr(Ⅵ)-4CP-TiO₂体系中Cr(Ⅵ)离子的紫外光致还原主要包括了两种反应:Cr(Ⅵ)与4CP之间的均相反应以及Cr(Ⅵ)离子在TiO₂表面的光催化还原反应。一定波长紫外光下,排除Cr(Ⅵ)-4CP-TiO₂体系中的均相反应,使得4CP对Cr(Ⅵ)离子光催化还原反应的促进作用得以证实。     

N缺陷g-C3N5修饰S掺杂苝酰亚胺增强可见光自芬顿苯酚氧化耦合Cr(Ⅵ)还原

通过静电自组装制备有机复合半导体N缺陷g-C₃N₅(NVs)修饰S掺杂苝酰亚胺(S-PDI)。NVs具有丰富的活性位点,而具有氨基基团的酰胺增强了S-PDI与NVs的分子间作用力。NVs质量分数30%的30%NVs/S-PDI对Cr(Ⅵ)的还原率为79.96%,对苯酚的降解率为74.40%;30%NVs/S-PDI协同氧化苯酚与还原Cr(Ⅵ)过程中,Cr(Ⅵ)的还原率为92.83%,苯酚的降解率为93.89%,即苯酚的氧化降解促进了Cr(Ⅵ)的还原,Cr(Ⅵ)的还原增强了苯酚的氧化降解。NVs/S-PDI充分利用导带的还原性能和价带的氧化性能,实现电子空穴的空间分离,协同强化光催化过程中的氧化半反应和还原半反应,同步提升光催化氧化还原性能。同时,光照产生的电子、H₂O₂与Cr(Ⅵ)形成一个光自芬顿反应过程,进一步促进了苯酚的氧化降解与Cr(Ⅵ)的还原去除。     

Cr(Ⅵ)离子在CdS催化剂上的吸附及光催化还原

Cr(Ⅵ)在CdS光催化剂上具有较强的暗态吸附,适当的热处理会增强Cr(Ⅵ)离子的吸附;在未经热处理的CdS催化剂上,Cr(Ⅵ)的吸附表现为接近于一个吸附单层的特征,而当催化剂经过了300℃的热处理,Cr(Ⅵ)离子在催化剂表面上的吸附会增加,吸附表现为超过一个单层的特征。热处理过程同样会增加催化剂的光催化活性。对于整个光催化反应而言,吸附过程是反应的控制步骤。Cr(Ⅵ)的光催化还原伴随CdS催化剂的光腐蚀。     

H2O2、金属离子等对Cr(Ⅵ)离子光催化还原及对敌敌畏农药光催化氧化的影响

以Cr(Ⅵ)离子、敌敌畏农药作为污染物的代表,研究了H₂O₂、金属离子等对Cr(Ⅵ)离子光催化还原及对敌敌畏农药光催化氧化的影响.结果表明,加入少量的H₂O₂对Cr(Ⅵ)离子的光催化还原起阻碍作用,对敌敌畏农药的光催化氧化起促进作用;加入少量的Cu²⁺对Cr(Ⅵ)离子光催化还原及对敌敌畏农药的光催化氧化均起促进作用;加入Zn²⁺、Na⁺对Cr(Ⅵ)离子及敌敌畏农药的光催化降解均无明显的影响;加入甲醇、甲苯对Cr(Ⅵ)离子的光催化还原起促进作用,对敌敌畏农药的光催化氧化起阻碍作用.探讨了H₂O₂、金属离子等对Cr(Ⅵ)离子光催化还原及对敌敌畏农药光催化氧化影响的机理.     

花状微球Znln_2S_4/碳量子点复合物用于光催化还原Cr(Ⅵ)（英文）

六价铬Cr(Ⅵ)是废水中常见的重金属污染物,广泛应用于电镀、皮革制造、金属表面处理、纺织制造等领域.传统的处理方法有吸附、超滤、反渗透和凝固等.但是,这些方法均具有一定的缺陷,比如膜污染、高功耗、高运行和维护成本.Cr(Ⅲ)有较低毒性且易在水溶液中沉淀形成Cr(OH)_3,因此,将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)被认为是一种有效去除Cr(Ⅵ)的策略.近年来,半导体光催化技术广受关注,被用于去除有毒污染物、还原二氧化碳和分解水,并在光催化还原Cr(Ⅵ)领域取得一系列进展.但是,探索开发可见光响应的高效光催化剂仍是挑战.三元金属硫属元素化合物半导体具有独特的光电特性和催化活性,备受关注.尤其是窄带Znln_2S_4被认为是一种有潜力的可见光催化剂.但是,由于其较窄的光响应范围以及光生载流子短的寿命,使得它的催化活性很低.研究表明,控制形貌、掺杂贵金属和构筑异质结复合物能够提高Znln_2S_4的光催化活性.不幸的是,有关Znln_2S_4在光催化还原Cr(Ⅵ)中的应用还鲜有报道.本文通过构筑花状微球Znln_2S_4和碳量子点(CQDs)异质结,合成Znln_2S_4/CQDs复合物,获得高效光催化还原Cr(Ⅵ)活性的复合光催化剂.扫描电子显微镜和高分辨投射电子显微镜结果显示, Znln_2S_4/CQDs复合物是由花瓣自组装的花状微球结构, CQDs分散在Znln_2S_4花瓣上,形成很好的界面接触,有利于光催化过程的进行.紫外可见吸收光谱结果表明, Znln_2S_4/CQDs复合物在可见光区域展现了很好的吸收.随着CQDs含量的增加, Znln_2S_4/CQDs复合物的光吸收能力增加,有利于提高其催化活性.电化学阻抗谱、光电流响应曲线和原位电子顺磁共振谱结果表明, CQDs可以作为电子受体材料,促进光生载流子的转移,抑制其复合,从而延长光生载流子的寿命.通过光催化还原Cr(Ⅵ)的实验发现,与纯Znln_2S_4相比, Znln_2S_4/CQDs复合物具有增强的光催化活性,并且与CQDs的掺杂比例有关.在可见光照射40 min后,当CQDs的掺杂比例为0.5 wt%时, Znln_2S_4/CQDs复合物对Cr(Ⅵ)的还原率达到93%.Znln_2S_4/CQDs复合物优异的催化活性归因于其优异的光吸收,良好的界面电荷转移,和CQDs的下转换特性.另外,光催化还原Cr(Ⅵ)实验被循环3次后发现, Cr(Ⅵ)的还原率没有明显降低.同时, X射线衍射、扫描电子显微镜和光电子能谱结果表明,催化反应之后的Znln_2S_4/CQDs复合物的结构、形貌和组分均未发生变化,说明Znln_2S_4/CQDs复合物具有良好的稳定性.本工作以期为进一步设计具有理想功能的CQDs基复合材料提供有价值的信息.     

N缺陷g-C3N5修饰S掺杂苝酰亚胺增强可见光自芬顿苯酚氧化耦合Cr(Ⅵ)还原

通过静电自组装制备有机复合半导体N缺陷g-C₃N₅(NVs)修饰S掺杂苝酰亚胺(S-PDI)。NVs具有丰富的活性位点,而具有氨基基团的酰胺增强了S-PDI与NVs的分子间作用力。NVs质量分数30%的30% NVs/S-PDI对Cr(Ⅵ)的还原率为79.96%,对苯酚的降解率为74.40%;30% NVs/S-PDI协同氧化苯酚与还原Cr(Ⅵ)过程中,Cr(Ⅵ)的还原率为92.83%,苯酚的降解率为93.89%,即苯酚的氧化降解促进了Cr(Ⅵ)的还原,Cr(Ⅵ)的还原增强了苯酚的氧化降解。NVs/S-PDI充分利用导带的还原性能和价带的氧化性能,实现电子空穴的空间分离,协同强化光催化过程中的氧化半反应和还原半反应,同步提升光催化氧化还原性能。同时,光照产生的电子、H₂O₂与Cr(Ⅵ)形成一个光自芬顿反应过程,进一步促进了苯酚的氧化降解与Cr(Ⅵ)的还原去除。     

层状MoS2复合膜的制备及其纳滤与光热抗菌性能研究

二维纳米片构建的层状纳滤膜在工业染料和含盐废水的净化处理中显示出广泛的应用前景,但纳米片间松散的层状结构会影响过滤通道的稳定性,导致对盐类的截留效果不理想.本文以均苯三甲酰氯(TMC)交联单宁酸(TA)官能化的二硫化钼(MoS_2)纳米片构建薄层复合纳滤膜,以解决二维材料构建层状纳滤膜的常见问题.所制备的纳滤膜不仅对荷负电染料(伊文思蓝,分子量960.8)有很高的截留率(98.5%),也能很好地选择性分离染料-盐混合溶液(NaCl截留率15%).同时,该膜还能在严苛环境中保持优秀的稳定性.此外,在近红外光照射下,MoS2纳米片显著的光热转换效应赋予薄层复合纳滤膜一定的抗菌能力,使得该膜在实际应用中具有巨大潜力.     

不同类型阴离子交换树脂对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

通过静态吸附实验、动力学实验,从3种吸附去除Cr(Ⅵ)的离子交换树脂中优选出DEX-Cr树脂,研究了pH、温度对其交换性能的影响,进一步对树脂的动态吸附-再生性能和重复使用稳定性进行了考察。结果表明DEX-Cr树脂对Cr(Ⅵ)的吸附去除效果好,且重复使用稳定性高,可以作为分离去除Cr(Ⅵ)的高效吸附剂。     

碳掺杂六方氮化硼/二硫化钼吸附还原六价铬和助催化降解有机污染物

针对二硫化钼(MoS₂)因易团聚导致去除六价铬[Cr(Ⅵ)]容量低的问题, 利用六方氮化硼(BN)良好的吸附性和化学稳定性, 以多巴胺作为BN改性剂, 通过煅烧法和水热法制得碳掺杂六方氮化硼(c-BN)负载MoS₂纳米复合材料(c-BN@MoS₂). 研究了室温条件下c-BN@MoS₂对Cr(Ⅵ)的吸附还原和助催化降解有机污染物的性能. 实验结果表明, c-BN@MoS₂在40 min内对50 mg/L的Cr(Ⅵ)吸附还原去除率高达95%以上, 且以将 Cr(Ⅵ)还原至Cr(Ⅲ)为主, 在pH值为2、 温度为25 ℃条件下去除Cr(Ⅵ)最大容量可达401 mg/g, 显著高于 MoS₂(98 mg/g). 分析显示, c-BN不仅提高了MoS₂的平均孔径, 还可促进MoS₂生成金属特性的1T相, 有利于吸附Cr(Ⅵ)和加快氧化还原过程中的电子转移. 在Fe²⁺/PMS(过一硫酸氢盐)催化体系加入c-BN@MoS₂, 该体系对磺胺甲恶唑的降解性能明显增强, 其反应速率常数提高3倍, 这主要归因于c-BN@MoS₂明显加快了Fe³⁺到Fe²⁺的转变, 导致更多?OH产生, 达到增强降解污染物的目标.     

TiO_2光催化/膜分离耦合过程降解偶氮染料废水

以钛酸丁酯为前驱体,采用酸性溶胶法在低温下(<100oC)制备了纳米级TiO2粉末,X射线衍射分析表明,样品为锐钛矿型,晶粒尺寸为3.6nm.以250W紫外灯为光源,在自制悬浮式光催化膜反应器中进行降解活性艳红X-3B有机染料废水实验,采用尼龙6(N6)和混合纤维素(CN-CA)两类微滤膜对TiO2颗粒进行截留分离.综合考察了影响光催化和膜分离效率的因素.结果表明,反应起始pH值和催化剂用量对光催化膜反应器运行性能影响很大,该耦合体系的最佳pH值为4,染料和催化剂最佳浓度比为2:1,0.45和0.22μm的CN-CA膜对TiO2颗粒截留率可达96.5%以上.     

物理化学综合实验:g-C3N4/MIL-125(Ti)的制备表征及其光催化还原Cr(Ⅵ)性能测试

该综合实验制备了一种负载型催化剂，并对其光催化还原Cr（Ⅵ）性能进行测试。采用溶剂热法制备g-C3N4/MIL-125（Ti）催化剂，通过X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、N2-吸脱附曲线、固体紫外-可见漫反射光谱（DRS）、荧光光谱（PL）及交流阻抗谱（EIS）表征了催化剂的结构、形态以及光催化性能。结合材料的表征数据及性能测试结果分析探讨g-C3N4的负载量对光催化还原Cr（Ⅵ）活性的影响，进一步探究该催化反应的进行机制。该实验实现了光催化技术与物理化学实验教学的结合，可让学生获取催化学科的前沿知识，了解催化反应以及各种现代测试技术的基本原理。     

TiO2光催化/月莫分离耦合过程降解偶氮染料废水

以钛酸丁酯为前驱体,采用酸性溶胶法在低温下(<1000℃)制备了纳米级TiO2粉末,X射线衍射分析表明,样品为锐钛矿型,晶粒尺寸为3.6nm.以250W紫外灯为光源,在自制悬浮式光催化膜反应器中进行降解活性艳红X-3B有机染料废水实验,采用尼龙6(N6)和混合纤维素(CN-CA)两类微滤膜对TiO2颗粒进行截留分离.综合考察了影响光催化和膜分离效率的因素.结果表明,反应起始pH值和催化剂用量对光催化膜反应器运行性能影响很大,该耦合体系的最佳pH值为4,染料和催化剂最佳浓度比为2:1,0.45和0.22μm的CN-CA膜对TiO2颗粒截留率可达96.5%以上.     

MoS2/CNFs对电极膜厚对染料敏化太阳能电池性能影响

通过静电纺丝技术和水热法成功获得了碳纳米纤维负载二维层状硫化钼(MoS_2/CNFs),将其作为对电极组装的染料敏化太阳能电池(DSSCs)表现出优异的电化学特性。在DSSCs制备过程中,对电极膜厚对电池性能有很大影响,所以本文重点探究了喷涂法制备的对电极膜厚对其组装的染料敏化电池光电性能影响,获得最佳对电极膜厚。实验结果表明当MoS_2/CNFs复合对电极材料膜厚为8μm时,电池光电转换效率达到最大值7.78%。     

氨基功能化纳米Fe3O4磁性高分子吸附剂对废水中Cr(Ⅵ)的吸附研究

采用分散聚合法通过共聚、开环反应,对纳米Fe3O4进行表面功能化修饰,得到富含NH2官能团的纳米磁性高分子复合材料.通过透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、热重差热分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)等对其进行表征,着重研究了其作为吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附性能.结果表明:该吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附能在10 min内达到平衡;废水溶液pH值能显著影响吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附效果,pH为2.5时效果最佳.废水中Cr(VI)的初始浓度、吸附时间、温度等因素对吸附效果均有不同程度的影响.结合相应pH值下Cr(Ⅵ)的形态分布,探讨了这种新型材料对Cr(Ⅵ)的吸附机理.结果表明:其吸附机理及吸附容量与废水中Cr(Ⅵ)的离子形式有关;吸附过程以离子交换与静电引力为主.等温吸附数据符合Langmuir模型,T=308 K pH=2.5,V=40 mL时,吸附剂的饱和吸附容量qm=25.58 mg/g.吸附为吸热过程,焓变△H=8.64 kJ/mol.     

Ag/NH2-MIL-125(Ti)的构建及可见光还原水中Cr(Ⅵ)

开发高效、稳定的复合光催化材料是当前环境领域的迫切需求。 本文采用溶剂热协同紫外光还原法成功制备了复合光催化材料Ag/NH₂-MIL-125(Ti),并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对其形貌、结构及光学性质进行分析,考察了Ag/NH₂-MIL-125(Ti)可见光(λ≥420 nm)催化还原Cr(Ⅵ)的性能,并优化了催化剂用量、Cr(Ⅵ)浓度、空穴捕捉剂种类及用量等条件。 结果表明,在最佳条件下,Ag/NH₂-MIL-125(Ti)具有良好的吸附及光催化还原Cr(Ⅵ)性能,其吸附及光催化还原率是NH₂-MIL-125(Ti)的3.11倍,Ag/NH₂-MIL-125(Ti)特殊的“芝麻饼”形貌以及Ag⁰与NH₂-MIL-125(Ti)之间形成的异质结有助于增强复合材料的光催化还原Cr(Ⅵ)的性能。 同时,通过条件实验,提出了光催化还原过程中主要的活性物种以及Cr(Ⅵ) 的还原机理。 本研究将为金属有机骨架(MOFs)复合材料在可见光催化环境修复领域的应用提供理论依据和实验参考。     

凹凸棒黏土负载纳米TiO_2-Fe_3O_4吸附剂的制备及Cr(Ⅵ)的脱除

采用溶胶-凝胶法、一锅反应法制备了负载纳米TiO_2和Fe_3O_4的凹凸棒黏土(TiO_2-Fe_3O_4-ATP)吸附剂,并进行了模拟废水中Cr(Ⅵ)的吸附及脱附性能的研究。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和EDS等分析方法对ATP负载纳米TiO_2-Fe_3O_4前后结构进行了表征,考察了物料配比及吸附时间、pH值、温度、投加量和初始质量浓度对Cr(Ⅵ)吸附率的影响。结果表明,吸附剂在Ti元素含量与负载总量的摩尔比为3∶4时吸附效果最佳。当吸附剂质量为0. 6 g,Cr(Ⅵ)离子初始质量浓度小于0. 8 mg/L时,pH=6,温度20℃,吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附率为79. 8%。TiO_2-Fe_3O_4-ATP吸附剂对Cr(Ⅵ)离子吸附满足Freundlich模型。在20～40℃条件下,吸附过程ΔG 0、ΔS=-43. 55 J/(mol·K)、ΔH=-14. 36 k J/mol,表明该吸附是个自发、熵减、放热的过程。吸附过程符合准二级动力学模型,吸附速率控制步骤以表面化学反应为主。TiO_2-Fe_3O_4-ATP吸附剂在循环使用4次后,吸附率仍能达到65%以上。     

在Cr(Ⅵ)和4-氯酚复合污染系统中多孔石墨相氮化碳的协同光催化效应

随着工农业的迅速发展,多组分复合污染系统广泛分布于自然环境中,例如电镀废水、污水处理厂污泥、城市生活垃圾等.自1972年光催化劈裂水产氢被发现以来,光催化技术已被广泛应用于解决环境污染问题.一方面,光生电子在酸性条件下能将重铬酸根(Cr2O72–)中高毒性的Cr(VI)还原成低毒性的Cr(Ⅲ).另一方面,水中有机污染物通过光催化氧化过程可被降解为二氧化碳和水.然而在目前的光催化领域,大部分研究者专注于新型光催化剂的开发,并在单组份光催化系统中测试所开发材料的光催化活性,而忽视了蕴藏在光催化反应本身中的科学问题.事实上,将光催化技术应用于复合污染系统具有非常大的现实意义.少数研究者试图通过光催化过程处理多组分废水.然而,在复合污染系统中的协同光催化效应和机理尚未明确.近几年,基于可见光响应、环境友好、成本低等优点,作为一种不含金属的半导体光催化剂,石墨相氮化碳(g-C3N4)已被广泛应用于环境光催化领域.然而在实际应用中,g-C3N4的光催化活性却较差,因为聚集态层状结构不但限制了光生载流子的表面迁移,而且还增加了光催化反应的传质阻力.因此,人们尝试形貌控制策略来提高g-C3N4的光催化活性,例如氮化碳纳米片、空心球、量子点的构建.在前期工作中,我们通过一种简单的前驱体预处理策略使用盐酸和乙二醇共处理的三聚氰胺作原料成功制备出了多孔石墨相氮化碳(pg-C3N4),因其具有丰富的多孔微观结构而表现出了卓越的光催化活性.本文初步研究了在酸性条件下使用所制备g-C3N4或pg-C3N4光催化还原水中Cr(Ⅵ)成Cr(Ⅲ)的反应.然后在不同pH条件下进一步研究了在Cr(Ⅵ)和4-氯酚(4-CP)复合污染系统中的协同光催化效应.结果发现,与单组分光催化系统相比,在Cr(Ⅵ)和4-CP复合污染系统中Cr(Ⅵ)的还原效率和4-CP的降解效率同时提高,即在Cr(Ⅵ)和4-CP复合污染系统中存在协同光催化效应.最后讨论了在Cr(Ⅵ)和4-CP复合污染系统中的协同光催化效应可归因于pg-C3N4的电子转移作用加速了Cr2O72–和4-CP之间的氧化还原反应.在用稀H2SO4调节pH至3的Cr(VI)和4-CP复合污染系统中,由于Cr2O72–中氧原子的电子云密度较低,因此Cr2O72–和4-CP之间的氧化还原反应通过pg-C3N4的电子转移作用易于进行,因而表现出明显的协同光催化效应.     

纳米TiO2-有机物体系光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

研究了Cr(Ⅵ）在纳米TiO2-有机物体系中的光催化还原效果，考察了起始浓度，pH值，催化剂投加量、温度，共存有机物等因素对Cr(Ⅵ）光解速率的影响，揭示了Cr(Ⅵ）多相光催化还原反应的特点，反应过程符合一级动力学规律，酸性条件最有利于Cr(Ⅵ）的还原，在低光强下增加温度可以适当提高Cr(Ⅵ）的还原速率，催化剂的投加量存在一最佳值，溶液中有机物的存在可以作为光生空穴的捕获剂而提高Cr(Ⅵ）的光催化还原效率。