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g-C_3N_4光催化降解2,4-DCP的活性及机理
  • ISSN号:0254-6108
  • 期刊名称:《环境化学》
  • 时间:0
  • 分类:X703[环境科学与工程—环境工程]
  • 作者机构:[1]三峡大学水利与环境学院,宜昌443002, [2]三峡库区生态环境教育部工程研究中心(三峡大学),宜昌443002, [3]三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心(三峡大学),宜昌443002
  • 相关基金:国家自然科学基金(21377067,21677086,21577078); 湖北省创新群体项目(2015CFA021); 国家水专项子课题(2012ZX07104-003-04)资助
中文摘要:

以三聚氰胺(Melamine)为原料,在高温条件下采用热缩合反应合成了石墨型氮化碳(g-C3N4)光催化剂.通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、衰减全反射红外光谱(ATR-IR)等技术对其物理结构及性质进行了表征,结果表明实验制备的g-C3N4为片层状结构,比表面积为15.34 m~2·g^-1.在可见光(λ〉420 nm)照射下,用g-C3N4降解有机小分子污染物2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP),该过程反应符合一级动力学,反应速率常数为0.0113 min^-1,以0.67 g·L^-1的用量反应250 min后2,4-DCP矿化率达到60%;2,4-DCP在弱酸性条件下(p H=5.4)的降解效率最高;通过捕获实验及电子自旋共振(ESR)实验表明,超氧自由基(O·-2)是g-C3N4光催化降解2,4-DCP过程中的主要活性物种.2,4-DCP的降解路径主要涉及脱氯、苯环开环和碳链断裂等反应历程.

英文摘要:

Graphite carbon nitride (g-C3N4) photocatalyst was synthesized via thermal condensation at high temperatures using melamine as a starting material. The structure and properties of the catalyst was characterized by scanning electron microscopy (SEM),X-ray diffraction (XRD),UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS), and attenuated total reflection infrared spectroscopy (ATR-IR).The results indicate that the as-synthesized g-C3N4 had a layered structure with a specific surface area of 15.34 m2·g-1 and possed strong visible light absorption capacity. Photocatalytic degradation of 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) using g-C3N4 under visible light irradiation (λ〉420 nm) corresponds to the first order kinetics with a reaction rate constant of 0.0113 min-1.After 250 min,the mineralization rate of 2,4-DCP in the presence of 0.67 g·L-1g-C3N4 reached 60%. The degradation efficiency of 2,4-DCP was highly enhanced in weak acid. Trapping experiments and electron spin resonance (ESR) experiments show that superoxide radical (O2·-) was the main active species in the photocatalytic degradation of 2,4-DCP.The main degradation pathways of 2,4-DCP include dechlorination,aromatic ring opening and carbon chain rupture.

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期刊信息
  • 《环境化学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院生态环境研究中心
  • 主编:郭良宏
  • 地址:北京2871信箱
  • 邮编:100085
  • 邮箱:hjhx@rcees.ac.cn
  • 电话:010-62923569
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-6108
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1844/X
  • 邮发代号:82-394
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:27127