g-C3N4负载金属氧化物活化过二硫酸盐降解甲基橙的研究

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有机废水中的部分有机物(如染料)具有色度大、毒性高和难降解等特性,若直接排放会危害人体健康并且破坏生态环境,因此如何有效处理这些有机物成为了众多研究者共同面对的难题。目前,过硫酸盐高级氧化法因为可以产生氧化能力强的硫酸根自由基(SO4-·)而被广泛应用于有机废水处理。石墨相氮化碳(g-C3N4)因为独特的结构和良好的稳定性而被用于负载金属氧化物,在高级氧化领域扮演着重要角色。本文通过g-C3N4负载Cu O和Ag2O两种金属氧化物对偶氮染料甲基橙(MO)进行降解,为实际应用提供理论依据。主要的研究内容如下:(1)以高温煅烧三聚氰胺生成的g-C3N4为载体,采用水热法制备了Cu O/g-C3N4复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)测试手段对该复合材料进行了基本性能的表征。活化PDS降解MO的实验结果显示,Cu O/g-C3N4可活化PDS产生更多的自由基促进MO降解,在对制备条件和反应条件优化后,30 min内MO的降解率最高可达99.2%。研究了反应体系中可能的机理,并通过循环实验研究了催化剂的稳定性。(2)以高温煅烧三聚氰胺生成的g-C3N4为载体,采用沉淀法制备了Ag2O/g-C3N4复合材料。通过XRD、SEM、FT-IR和XPS方法对该复合材料的分子结构和表面形貌进行了表征分析。通过活化PDS降解MO的实验验证了催化剂Ag2O/g-C3N4对PDS的活化效能,结果表明,在不同体系下,Ag2O/g-C3N4+PDS体系对MO的降解效果最佳。通过控制反应条件,MO的降解率最高达到了99.4%。通过自由基猝灭实验检测了反应体系中的主要的活性物质,并通过循环实验验证了该催化剂的稳定性。
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