g-C_3N_4复合光催化剂制备及其去除污染物效能与机制研究

罗丹明B和甲醛是染料废水与空气中常见的污染物,光催化技术可以高效率、低能耗地解决环境污染问题。石墨相氮化碳(g-Cfarmed Murray cod_3N_4)因其能带可调性强、可见光响应好、原料丰富等优点被认为是极具应用潜力的光催化剂。然而,纯g-C_3N_4存在载流子复合率高、易聚合、可见光利用率低的问题。因此,本研究引入Mo S_2和丝瓜络生物炭(BC),改善纯g-C_3N_4存在的不足,提升其去除罗丹明B与甲醛的效能,揭示光催化剂对目标污染物的去除机制,并分析光催化剂去除目标污染物的经济性。具体研PI3K/Akt/mTOR抑制剂究内容与结论如下:(1)以目标污染物去除效能为评价指标,从尿素、三聚氰胺、硫脲三种前驱体材料中筛选出尿素制备的g-C_3N_4(UCN)为基础材料;以UCN与Mo S_2的质量比为条件,采用超声法优化制备出UCN与Mo S_2质量比为25:5的二元复合光催化剂(g-C_3N_4/Mo S_2);控制BC投加量,采用“超声-煅烧”法优化构建出g-C_3N_4、Mo S_2与BC质量比为25:5:5的三元复合光催化剂,即为优选g-C_3N_4复合光催化剂。(2)考察溶液p H值、目标污染物初始浓度、光催化剂投加量对最优三元复合光催化剂去除效能的影响,随着溶液p H值和污染物初始浓度升高,罗丹明B的去处效果降低,而随着光催化剂的投加量上升,罗丹明B的去除率呈先增加后持平的趋势;甲醛初始浓度升高会降低甲醛去除率,随催化剂投加量增加甲醛去除率呈现先增加后不变的趋势,且催化剂对甲醛的最大去除率为98.9%。(3)XRD、SEM、EDS、FT-IR、UV-vis DRS、PL表征分析显示,g-C_3N_4/Mo S_2/BC展现出更高的分散度、更更多强的载流子分离能力、更宽的光谱响应;根据自由基猝灭实验可知,g-C_3N_4/Mo S_2/BC去除污染物的主要活性物种为超氧自由基;结合反应过程所需的氧化还原电位和禁带值判断,g-C_3N_4/Mo S_2/BC形成直接Z型异质结光催化剂。(4)结合光催化剂去除效能,从原料成本方面进行经济性分析显示,在UCN的产率为3.03%情况下,UCNMB5去除单位质量罗丹明B和甲醛分别需要花费0.017元和0.157元的原料成本,相比于UCNM5和UCN分别减少花费约15%、20%和6%、13%,表现光催化剂的经济性得到显著提升。