研究目的
合成一种新型g-C3N4/CdWO4复合光催化剂,用于在可见光照射下去除米诺环素抗生素,旨在通过减少电荷复合和改善电荷转移来提高光催化性能。
研究成果
通过水热法合成的g-C3N4/CdWO4复合光催化剂在可见光下对米诺环素降解表现出优异的光催化性能,在最佳质量比(0.7:1)时达到86%的降解率。这归因于电荷复合减少、界面电荷转移增强以及有利的带隙能量。该复合材料具有高效、经济且稳定的特点,为通过改进光催化实现环境修复提供了可行方案。
研究不足
该研究仅限于受控条件下的实验室规模实验,未涉及工业化应用的扩展性。使用氙灯可能无法完全模拟自然太阳光条件。稳定性测试显示经过三个循环后效率略有下降,表明可能存在长期降解问题。研究聚焦于单一污染物(米诺环素),对其他污染物的处理性能尚未探索。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用水热合成法制备g-C3N4/CdWO4复合材料,该方法能形成结晶良好且形貌可控的材料。理论分析模型包括:XRD用于物相分析,SEM和TEM观察形貌,FTIR分析化学键,UV-Vis研究光学性质,PL分析电荷复合过程。光催化降解遵循准一级动力学。
2:样品选择与数据来源:
样品包括纯g-C3N
3:纯CdWO4及质量比为
4:
5:
1和
6:
1的g-C3N4/CdWO4复合材料。以20 ppm浓度的米诺环素抗生素水溶液作为污染物。
7:实验设备与材料清单:
设备包含管式炉(g-C3N4合成)、高压釜(水热处理)、磁力搅拌器、加热板、超声分散仪、电烘箱、XRD(飞利浦X’Pert Pro MPD)、场发射扫描电镜与能谱仪(日立S-3500)、FTIR(尼高力Avatar-370)、紫外-可见-近红外分光光度计(日立-4100)、PL光谱仪(日立FL-4500)、离心机及紫外-可见分光光度计。材料为三聚氰胺、二水合醋酸镉、乙酸、二水合钨酸钠、米诺环素、乙醇和蒸馏水。
8:0)、FTIR(尼高力Avatar-370)、紫外-可见-近红外分光光度计(日立-4100)、PL光谱仪(日立FL-4500)、离心机及紫外-可见分光光度计。材料为三聚氰胺、二水合醋酸镉、乙酸、二水合钨酸钠、米诺环素、乙醇和蒸馏水。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:g-C3N4通过520°C加热三聚氰胺制得;CdWO4由硝酸镉与钨酸钠溶液混合后经180°C水热处理制备;复合材料通过g-C3N4与CdWO4在乙醇中混合、超声分散、180°C水热处理、洗涤、干燥及465°C退火制成。光催化测试包括:将催化剂加入米诺环素溶液,避光振荡至吸附-解吸平衡,用250 W氙灯(420 nm)照射,每小时取样,离心后测量紫外吸收值。
9:数据分析方法:
通过XRD分析结晶度,SEM和EDS观察形貌与成分,FTIR分析官能团,UV-Vis利用Tauc图计算带隙,PL分析复合速率,降解速率采用准一级动力学模型进行动力学分析。
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