研究目的
研究钒酸银(AgVO3)、类石墨相氮化碳(g-C3N4)及其复合物在可见光光催化下降解四环素的效果,并探究其结构、形貌及降解中间产物。
研究成果
采用水热法合成的Ag-AgVO3/g-C3N4复合光催化剂在可见光下对四环素降解表现出增强的光催化性能,在120分钟时降解率达到83.6%,反应速率常数为0.0298 min-1。性能提升归因于纳米棒间间隙减小、光吸收增强以及光生载流子的有效分离。该复合材料经过多次循环后仍保持良好稳定性,显示出在抗生素降解实际应用中的潜力。未来研究可优化合成参数并探索其环境修复的大规模应用。
研究不足
该复合材料(Ag-AgVO3/g-C3N4)的比表面积低于纯g-C3N4,这可能限制其吸附能力。研究聚焦于实验室条件下的四环素降解,未涉及复杂环境基质中的实际应用。稳定性仅测试了三个循环周期,连续使用下的长期耐久性需进一步探究。所提出的机理基于实验观察,可能需要通过先进技术进行额外验证。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用水热合成法制备纳米棒状钒酸银及与g-C3N4的复合材料。光催化降解实验在氙灯可见光照射下进行。表征方法包括XRD、SEM、TEM、XPS、BET、紫外-可见漫反射光谱及用于中间产物分析的GC-MS。
2:样品选择与数据来源:
样品包括AgVO3、g-C3N4和Ag-AgVO3/g-C3N4复合材料。以北京倍力肯科技有限公司购买的97%纯度四环素作为抗生素污染物。数据来源于实验室实验和仪器分析。
3:g-C3N4和Ag-AgVO3/g-C3N4复合材料。以北京倍力肯科技有限公司购买的97%纯度四环素作为抗生素污染物。数据来源于实验室实验和仪器分析。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括磁力搅拌器、循环水式多用真空泵、恒温干燥箱(GZX-9240MBE)、超声波清洗器(KQ_400KDE)、300W氙灯(北京泊菲莱科技有限公司)、752N紫外-可见分光光度计、XRD(ULTIMA IV-285E,理学)、紫外-可见漫反射光谱(U3010,日立)、场发射扫描电镜(MERLIN,德国)、XPS(ESCALAB 250Xi,赛默飞世尔)、紫外-可见分光光度计(UV-5200,上海美析)、比表面积分析仪(ASAP2020)。材料包括硝酸银、偏钒酸铵、类石墨相氮化碳、蒸馏水和四环素。
4:实验步骤与操作流程:
AgVO3通过将AgNO3和NH4VO3溶于蒸馏水,磁力搅拌4小时,过滤、洗涤并在80°C下干燥合成。复合材料制备包括将g-C3N4在水中超声处理,加入AgNO3和NH4VO3,搅拌4小时,过滤、洗涤并干燥。光催化降解实验将四环素和催化剂加入烧杯,超声处理,在黑暗和可见光下搅拌,间隔取样并用分光光度计测量吸光度。
5:数据分析方法:
使用伪一级动力学方程ln(C/C0) = kt分析降解速率数据。通过仪器数据(XRD、SEM、TEM、XPS、BET、紫外-可见)解读结构、形貌、组成、比表面积和光学性质。GC-MS用于鉴定降解中间产物。
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