MIL-53(Fe)/g-C3N4复合材料的制备及其光催化性能

本文采用溶剂热法制备了MIL-53(Fe)与g-C3N4不同质量比(0.80、2.40、4.00)的MIL-53(Fe)/g-C3N4复合材料(分别标记为MIL-53(Fe)/g-C3N4-1、MIL-53(Fe)/g-C3N4-2、MIL-53(Fe)/g-C3N4-3),并采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)、荧光光谱(PL)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)对其结构及形貌、吸附特性和光化学特性等进行了表征.在可见光(λ﹥420 nm)的光照条件下,研究了MIL-53(Fe)/g-C3N4复合材料对罗丹明B (rhodamine B,RhB)和小分子农药草甘膦(glyphosate)有机污染物的光催化降解特性,发现MIL-53(Fe)/g-C3N4-2在60 min内对RhB的降解率达到99.73%(k=0.10 min-1),降解速率分别是g-C3N4(k=0.06 min-1)和MIL-53(Fe)(k=0.02 min-1)的1.67倍和5.00倍.同样在可见光照射下,MIL-53(Fe)/g-C3N4-2也可以有效降解草甘膦,在360 min内对草甘膦的降解率为41.47%(k=1.44×10-3 min-1),降解速率约是g-C3N4(k=2.43×10-4 min-1)和MIL-53(Fe)(k=2.39×10-4 min-1)的6.00倍.结果表明,当MIL-53(Fe)与g-C3N4的复合质量比为2.40时,所制备的MIL-53(Fe)/g-C3N4复合材料在可见光下具有最佳的光催化活性,这归因于MIL-53(Fe)和g-C3N4的有效复合,促进了光生电子空穴的分离,还增加了比表面积,提高了光催化活性.结合自由基捕获实验,发现该催化体系降解过程中超氧自由基(·O-2)和空穴(h+)占主导作用.

Triton X-100/正戊醇/环己烷微乳液条件下BiOBr制备及其光催化性能

以Triton X-100为表面活性剂,正戊醇为助表面活性剂,环己烷为连续油相,0.20 mol/L Bi(NO3)3·5H2O(NaBr)为水相,在环己烷/Triton X-100/正戊醇/水相(体积比20∶6∶4∶6)的微乳液介质条件下制备BiOBr(BiOBr-m)光催化剂。运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等技术对样品的物理结构、吸附性能及光学性质进行表征。与水溶液介质中制备的BiOBr(BiOBr-h)相比,BiOBr-m具有较大的比表面积(13.40 m2/g)和孔径(13.65 nm),更利于污染物分子进入催化剂内部发生反应,具有更小的禁带宽度(2.75 eV),显著增强了对可见光的吸收。在可见光(≥420 nm)照射下,BiOBr-m对有机污染物罗丹明B(RhB)和无色小分子农药草甘膦(glyphosate)的反应速率常数分别是BiOBr-h的14.8倍和11.7倍。利用活性物种捕获实验对BiOBr-m降解机理进行研究,发现RhB和草甘膦在BiOBr-m催化剂界面降解的主要活性物种为超氧阴离子自由基和空穴。BiOBr-m催化剂在循环使用5次之后对RhB仍保持89%以上的脱色率,表现出较好的稳定性。