BiOBr-g-C3N4的制备及其可见光催化降解RhB研究

1、    biobr/gc3n4的制备及其可见光催化降解rhb研究    欧阳兵+刘彪+赵玉宝摘要：于常温常压下，将biobr沉积到g-c3n4表面，得到不同质量比的复合物。进行了可见光催化降解rhb的实验，结果表明：biobr与g-c3n4的质量比为12复合物活性最高，同时具有较好的稳定性，其速率常数是纯biobr的2.5倍、纯g-c3n4的20倍。关键词：光催化活性； 半导体复合； 可见光； 降解率； 速率常数：d643.3：a ：16749944（2017）100230021 引言当前环境污染严重制约着经济社会的可持续发展，危害人类健康。印染工业排放

2、的大量有机废水中含有很多强毒性染料等有害物质，罗丹明b（rhb）即是三芳甲烷类类染料的典型代表1。传统的有机废水处理方法如吸附法2、膜分离法3以及电化学法4等因工艺复杂、能效低、成本高等未能得以广泛应用。基于半导体的可见光催化，有望解决有机污染物的高效降解问题。石墨相氮化碳（g-c3n4）作为一种常见的不含金属元素的半导体材料，因其廉价、无毒、稳定、带隙适中，已成为可见光催化研究材料的热点之一5。2 实验2.1 光催化剂制备2.1.1 氮化碳的合成称取10 g的三聚氰胺，放入坩埚并加盖，置于程序升温电阻炉，以2.5/min加热至550，然后保温4 h，自然冷却至常温，收集淡黄色的固体粉末即为g

3、-c3n4。2.1.2 氮化碳与溴氧化铋的复合向100 ml的去离子水中，加入0.25 g的g-c3n4及0.405 g的溴化钾，超声处理1 h，得到的悬浮液记为a；0.4 g的五水合硝酸铋加入到50 ml的醋酸溶液中（5%），搅拌30 min，得到的溶液记为b；再将溶液b加入到a中，磁力搅拌1 h，然后离心分离并用去离子水充分洗涤，得到的沉淀物放置干燥箱中70干燥10 h，得到biobr/g-c3n4质量比11的复合物。调整g-c3n4的用量，采用上述过程，可制得不同质量比的复合物。2.2 物性表征xrd测定在xpert pro型的x射线粉末衍射仪上进行，辐射源为cu-ka（激发波长为1.5

4、406 ），工作电压40 kv，工作电流30 ma，扫描步长0.02°。在日立uv-3900上进行紫外可见漫反射光谱（uv-vis drs）测定。2.3 光催化活性评价将100 mg样品加入到100 ml、浓度c0为20 mg/l的rhb溶液中，在无光条件下搅拌30 min使体系达到吸附平衡，取2 ml悬浮液经离心分离，将上层清液1 ml加水稀释5倍，在752b型紫外可见分光光度计上，测其于波长552 nm处的吸光度a0；然后开启18 w 白光led灯辐照反应体系，每隔10 min取样，按上述过程测其吸光度at。求算rhb降解率d的关系式为：d =1-ct/c0=（1-at/a0）&

5、#215;100%。3 结果讨论3.1 xrd分析图1中是该研究样品的xrd图。从中可以看到：纯biobr的衍射峰与标准卡片（jcpds no. 09-0393）一致，表明其结构为四方相；g-c3n4有2个较宽的吸收峰，12.7°的衍射峰可归属为g-c3n4三嗪单元结构的层间堆积，相应于002晶面、位于27.5°的较强峰归属类石墨结构材料的层内堆积；两相复合后，随g-c3n4含量的增加，相应于biobr衍射峰的强度逐渐减弱，同时相应g-c3n4的峰强度逐渐增强，说明biobr/g-c3n4已经成功复合。3.2 uv-vis drs分析紫外可见漫反射光谱分析显示，纯biobr

6、的吸收边约在440 nm，由半导体的禁带宽度eg/ev与吸收截止波长/nm的关系式6eg=1240/，可估算出其eg约为2.81 ev。将其与g-c3n4复合后，吸收边相对于纯biobr发生红移，eg有所减小，且以biobr/g-c3n4质量比为12复合物的eg最小。这一结果表明，复合物对可见光的吸收增强，有利于提高对可见光的利用率。3.3 光催化性能分析先以去离子水做空白，在552 nm的波长下测定浓度为16 mg/l的rhb溶液的吸光度，绘制rhb溶液浓度的标准曲线，结果表明线性良好（图2）。3.4 催化稳定性对复合物biobr/g-c3n4（12）光催化降解rhb的稳定性进行了初步考察。

7、一轮实验完成后，经离心分离后，更换新的rhb溶液，同样条件下再次进行光催化降解实验。经4次回收循环实验，未降解的rhb仅有10%，即该样品可保持初次90%的降解活性，具有较好的稳定性。参考文献：1李家珍.染料染色工业废水m.北京：化学工业出版社，2001.2a. gürses， . doar， m. yalln， et al. the adsorption kinetics of the cationic dye， methylene blue， onto clayj. journal of hazardous materials， 2006， 131（13）：217228.3范莉莉

8、， 陆人武， 陈炜鹏. 反渗透技术处理染料废水的试验研究j. 环境科技， 2009（a01）：1920.4缪 娟， 符德学. 电化学技术在废水处理中的应用j. 化工时刊， 2005， 19（9）：4649.5wang x， blechert s， antonietti m. polymeric graphitic carbon nitride for heterogeneous photocatalysisj. acs catalysis， 2012， 2（8）：15961606.6劉昶时. 更精确地利用光谱自然确定禁带宽度j. 光电工程， 2011， 38（4）：4853. 绿色科技2017年10期绿色科技的其它文章发展低地板现代有轨