研究目的
开发一种高性能光催化剂,用于在可见光照射下降解抗生素残留和有机染料,以解决环境污染问题。
研究成果
通过热缩聚法合成的ZnTCPP/g-C3N4复合材料在可见光下降解亚甲基蓝(MB)和盐酸四环素(TC)时表现出显著增强的光催化活性,降解率分别达到96%和80.3%。这种性能提升归因于高效的电子-空穴分离、增强的可见光吸收能力以及酰胺桥键的形成促进了电荷转移。·OH自由基被确认为主要的活性物种。该复合材料具有良好的稳定性和可重复使用性,在实际废水处理中具有应用前景。未来工作应聚焦于实际应用场景及进一步优化。
研究不足
该研究聚焦于实验室环境中的模型污染物(亚甲基蓝和四环素);实际废水可能含有影响性能的复杂基质。未对自然阳光或不同环境条件下的光催化效率进行广泛测试。超过10%的ZnTCPP负载量优化显示活性下降,表明可能存在猝灭问题。超过四个循环的长期稳定性及工业应用的规模化仍需进一步研究。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用热缩聚法合成ZnTCPP/g-C3N4复合材料。理论模型基于半导体光催化原理,通过FT-IR、XRD、XPS、SEM、TEM、BET、PL、EIS、光电流响应及UV-vis DRS等技术进行表征与机理研究。
2:样品选择与数据来源:
样品包括g-C3N4、ZnTCPP及不同ZnTCPP质量比(1%、5%、10%、15%、20%)的ZnTCPP/g-C3N4复合材料。数据来源为阿拉丁化学有限公司提供的合成化学品,以亚甲基蓝(MB)和四环素(TC)作为模型污染物开展降解研究。
3:ZnTCPP及不同ZnTCPP质量比(1%、5%、10%、15%、20%)的ZnTCPP/g-C3N4复合材料。数据来源为阿拉丁化学有限公司提供的合成化学品,以亚甲基蓝(MB)和四环素(TC)作为模型污染物开展降解研究。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括布鲁克Avance 400核磁共振仪、岛津FT-IR 8900红外光谱仪、岛津XRD-7000S X射线衍射仪、Kratos Axis Ultra X射线光电子能谱仪、TU-1901紫外-可见漫反射仪、Quanta 450场发射扫描电镜、日立JEM-2100透射电镜、JW-BK122W比表面积分析仪、岛津RF-6000荧光光谱仪、CHI-660B电化学工作站、沃特世H-Class超高效液相色谱仪(配SQD2质谱检测器)、耶拿TOC分析仪(multi N/C 3100)。材料包括4-甲酰基苯甲酸、吡咯、丙酸、醋酸锌、亚甲基蓝、N,N-二异丙基乙胺、PyBOP、对苯二甲酸、乙酸、异丙醇、EDTA-2Na、1,4-苯醌、四环素、三聚氰胺、硫脲、N,N-二甲基甲酰胺、氢氧化钠、盐酸。
4:实验流程与操作步骤:
ZnTCPP通过丙酸缩合后锌金属化制备;多孔g-C3N4由三聚氰胺与硫脲热缩聚制得;ZnTCPP/g-C3N4复合材料通过DMF中的酰胺化反应合成。光催化活性测试采用氙灯(λ ≥ 400 nm)可见光照射降解MB和TC,定时取样过滤后经UPLC分析?;钚晕镏植痘袷褂肐PA、BQ和EDTA-2Na作为清除剂,TA荧光检测·OH,中间产物通过UPLC-MS分析。
5:数据分析方法:
数据分析包括计算消除率(η = (A0-At)/A0×100%)、TOC去除效率,以及解析XRD、FT-IR、XPS、UV-vis、PL、EIS、光电流等光谱数据评估结构、光学及电化学特性。统计分析涉及降解效率与材料特性的对比。
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