磁性CoFe_(2)O_(4)/g-C_(3)N_(4)复合纳米材料对环丙沙星的光催化降解研究

制备一种可回收的磁性复合纳米光催化材料CoFe_(2)O_(4)/g-C_(3)N_(4),并对其表面形貌、元素和化学组成、比表面积、官能团特征和晶体结构进行表征与分析。以环丙沙星(CIP)为代表性污染物,在不同温度(300℃,400℃和500℃)和复合比例(CoFe_(2)O_(4):g-C_(3)N_(4)=10%,20%和40%,w/w)条件下,考察磁性CoFe_(2)O_(4)/g-C_(3)N_(4)复合纳米材料的光催化降解能力。结果表明,在优化的制备条件下,投加0.9 g/L CoFe_(2)O_(4)/g-C_(3)N_(4)时,对10 mg/L CIP(pH=6.6)的120分钟光降解率可以达到75.1%±0.1%。在外加磁场作用下,该纳米材料可实现快速分离回收。经过5次循环回收利用后,光催化能力仍能达到最初效率的90%以上,表现出较好的稳定性。荧光发射光谱图显示,CoFe_(2)O_(4)/g-C_(3)N_(4)复合纳米材料中的电子‒空穴复合速率显著降低,可以提高其对CIP的光催化效果。

磁性g-C_(3)N_(4)/CoFe_(2)O_(4)光催化剂的制备及其性能研究

采用超声低温煅烧法制备了一种可回收的磁性复合光催化材料g-C_(3)N_(4)/CoFe_(2)O_(4),并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis)等对样品进行了表征。以罗丹明B(RhB)为代表性污染物,探究了g-C_(3)N_(4)/CoFe_(2)O_(4)的光催化性能。结果表明:g-C_(3)N_(4)与CoFe_(2)O_(4)复合质量比为3∶1时g-C_(3)N_(4)/CoFe_(2)O_(4)表现出最佳的光催化活性,重复使用5次后对RhB降解率仍能达到92%,表现出良好的使用稳定性。在外部磁场的作用下,可将其进行有效的分离回收。光催化降解机理研究表明,·OH和·O_(2)^(-)是光催化降解RhB的主要活性物种。

g-C_(3)N_(4)/Fe_(3)O_(4)/MnO_(2)光催化剂制备及光催化性能研究

以尿素和铁盐为原料,负载了MnO_(2),利用原位沉淀法与煅烧法制备g-C_(3)N_(4)/Fe_(3)O_(4)/MnO_(2)复合材料。使用XRD、FT-IR、UV-Vis DRS对合成的部分光催化剂进行表征。结果表明:g-C_(3)N_(4)为类石墨的层状结构,Fe_(3)O_(4)和Mn O_(2)通过分子间作用力与g-C_(3)N_(4)复合。在不同反应条件下的可见光诱导的光催化实验表明,当m(Mn)∶m(g-C_(3)N_(4)/Fe_(3)O_(4))=1∶1时,g-C_(3)N_(4)/Fe_(3)O_(4)/MnO_(2)复合材料具有出色的降解污染物的能力,其中光降解反应的优化条件为g-C_(3)N_(4)/Fe_(3)O_(4)/MnO_(2)复合材料的剂量为0.4 g,亚甲基蓝的质量浓度为4 mg·L^(-1),温度为25℃,pH=7。经过4次回收和重复使用后,回收率在85%以上,在降解相同的时间(330 min)内降解率能达到83%。

α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料的制备及光催化性能

采用水解法结合高温煅烧合成了一种高效的α-Fe_(2)O_(3)/石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))复合材料,通过控制前驱液中Fe^(3+)的含量设定复合材料中α-Fe_(2)O_(3)的质量分数依次为1%,3%,5%和7%,考察了复合材料在可见光照射下对罗丹明B(RhB)的光降解性能。光催化实验结果表明:与纯g-C_(3)N_(4)相比,复合材料的光催化性能均得到有效提升,α-Fe_(2)O_(3)的最佳含量为3%(质量分数);90min内用量为20mg的3%α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料对高浓度(20mg/L)RhB溶液的降解率高达87%,而相同条件下纯g-C_(3)N_(4)的降解率仅为27%;一级动力学拟合曲线揭示3%α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)的光催化降解速率最高为0.0167,是纯g-C_(3)N_(4)降解速率的9.36倍。复合材料的高催化活性归因于α-Fe_(2)O_(3)的引入,在材料内部形成了p-n结,有效地抑制了光生-电子空穴对的复合。

g-C_(3)N_(4)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)复合物的制备及其光催化性能

以硝酸铋、氯化钠和氢氧化钠为原料用液相沉淀法制备g-C_(3)N_(4)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)复合光催化剂,并用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段表征其组成、微观形貌和性能,以罗丹明B为模拟污染物研究了在可见光照射下g-C_(3)N_(4)对g-C_(3)N_(4)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)复合光催化剂活性的影响及其光催化机理。结果表明,2%(质量分数)g-C_(3)N_(4)/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)复合光催化剂的光催化性能最好,见光90 min后对罗丹明B的降解率达到98%。