研究目的
研究以石墨相氮化碳(g-C3N4)为催化剂,在可见光照射下对Cr(VI)进行光催化还原及对磺胺异噁唑(SIZ)进行氧化降解的机理。
研究成果
g-C3N4是一种在可见光下同时还原Cr(VI)和氧化SIZ的高效可重复使用的光催化剂。其机理涉及由光生载流子引发的特定自由基(还原过程为CO2??,氧化过程为SO4??和?OH)。该研究推动了聚合物光催化剂在环境修复中的应用。
研究不足
该研究在受控实验室条件下进行;向实际污水处理的规模化应用可能面临挑战。催化剂的性能与pH值相关,在酸性条件下效率最佳,但这可能不适用于所有环境。其长期稳定性和大规模应用的性价比尚未经过广泛测试。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用g-C3N4作为光催化剂进行还原和氧化反应。Cr(VI)的催化还原以甲酸(FA)为还原剂,SIZ的氧化降解以过二硫酸钾(PS)为氧化剂,在可见光照射下进行。通过电子自旋共振(ESR)光谱研究反应机理。
2:样品选择与数据来源:
g-C3N4通过尿素热解法合成。Cr(VI)来源为重铬酸钾,SIZ为市售品。所有实验均使用去离子水。
3:实验设备与材料清单:
设备包括扫描电镜(Hitachi S-4800)、透射电镜(JEM-2100 F)、X射线衍射仪(Shimadzu XRD-6000)、X射线光电子能谱仪(ESCALAB 250)、傅里叶变换红外光谱仪(Nicolet 670)、紫外-可见分光光度计(Cary 50 Scan, UV-2450)、高效液相色谱仪(Agilent 1200 infinity series)、ESR光谱仪(JES-FA200)、纳米粒度仪(Zetasizer nano ZS90)。材料包括尿素、甲酸、过二硫酸钾、磺胺异噁唑及国药集团等供应商提供的各类化学品。
4:0)、透射电镜(JEM-2100 F)、X射线衍射仪(Shimadzu XRD-6000)、X射线光电子能谱仪(ESCALAB 250)、傅里叶变换红外光谱仪(Nicolet 670)、紫外-可见分光光度计(Cary 50 Scan, UV-2450)、高效液相色谱仪(Agilent 1200 infinity series)、ESR光谱仪(JES-FA200)、纳米粒度仪(Zetasizer nano ZS90)。材料包括尿素、甲酸、过二硫酸钾、磺胺异噁唑及国药集团等供应商提供的各类化学品。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:Cr(VI)还原实验中,将g-C3N4分散于含Cr(VI)和FA的水溶液中,搅拌至吸附平衡后进行可见光照射。定时取样过滤,通过紫外-可见分光光度法测定Cr(VI)浓度。SIZ降解实验步骤类似,添加PS后通过HPLC测定SIZ浓度。使用NaOH和HCl调节pH值。
5:数据分析方法:
动力学分析采用ln(C/C0)=kt公式。ESR用于自由基鉴定。XPS等技术用于材料表征。
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Scanning Electron Microscope
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Shimadzu
Studying the phase of materials
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ThermoFisher Scientific
Analysis of surface elements
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UV-vis Spectrophotometer
UV-2450
Shimadzu
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Electron Spin Resonance Spectrometer
JES-FA200
JEOL
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Agilent
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Agilent
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Nicolet
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