CN107376972B - 一种生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂的制备方法及用途 - Google Patents
一种生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂的制备方法及用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107376972B CN107376972B CN201710649733.1A CN201710649733A CN107376972B CN 107376972 B CN107376972 B CN 107376972B CN 201710649733 A CN201710649733 A CN 201710649733A CN 107376972 B CN107376972 B CN 107376972B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- biomass charcoal
- urea
- composite photocatalyst
- preparation
- carbon nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical class N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 37
- 241000218378 Magnolia Species 0.000 claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- JFISFZKKYWLPPP-UHFFFAOYSA-N 4-sulfanyl-3h-1,3-benzothiazole-2-thione Chemical compound C1=CC=C2SC(S)=NC2=C1S JFISFZKKYWLPPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 21
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 15
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- PUAQLLVFLMYYJJ-UHFFFAOYSA-N 2-aminopropiophenone Chemical compound CC(N)C(=O)C1=CC=CC=C1 PUAQLLVFLMYYJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000005447 environmental material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 14
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 8
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- RMVRSNDYEFQCLF-UHFFFAOYSA-N thiophenol Chemical compound SC1=CC=CC=C1 RMVRSNDYEFQCLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 3
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KABVTFGQWHWXCX-UHFFFAOYSA-N C1=CC=C(C=C1)C2=CSC(=N2)CCC(S)S Chemical compound C1=CC=C(C=C1)C2=CSC(=N2)CCC(S)S KABVTFGQWHWXCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N ethanethiol Chemical compound CCS DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000036651 mood Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- SUVIGLJNEAMWEG-UHFFFAOYSA-N propane-1-thiol Chemical compound CCCS SUVIGLJNEAMWEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 2
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 2
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 2
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 2
- 206010012735 Diarrhoea Diseases 0.000 description 1
- 206010019233 Headaches Diseases 0.000 description 1
- 206010028813 Nausea Diseases 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000010476 Respiratory Paralysis Diseases 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 150000007824 aliphatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 210000003169 central nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical group 0.000 description 1
- 231100000869 headache Toxicity 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000008693 nausea Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002898 organic sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 150000003463 sulfur Chemical class 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- WMXCDAVJEZZYLT-UHFFFAOYSA-N tert-butylthiol Chemical compound CC(C)(C)S WMXCDAVJEZZYLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 thiol compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 210000004916 vomit Anatomy 0.000 description 1
- 230000008673 vomiting Effects 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于环境材料制备技术领域，提供了生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂的制备方法及用途。该技术方案包括如下步骤：步骤1、生物质炭的制备；步骤2、尿素和生物质炭混合物的制备；步骤3、g‑C3N4‑C的制备。本发明所制备的g‑C3N4‑C复合光催化剂制备方法简单，有一定的创新性；该g‑C3N4‑C复合光催化剂具有较好的光催化活性和稳定性，同时以生物质凋零的玉兰花花瓣为炭源，实现了废物合理利用，节省资源。
Description
技术领域
本发明属于环境材料制备技术领域，具体涉及一种凋零的玉兰花基生物质炭修饰的氮化碳(g-C3N4)复合光催化剂的制备方法及用途。
背景技术
硫醇是一类含硫的有机化合物，是通过化学键将有机基团与巯基相连接而形成，表示为R-SH。其中，R基团通常为一些常见的脂肪族或芳香族类化合物，同时也可被卤族元素、氮元素、磷酸盐等取代。硫醇的理化特性与烃基或与之结合的其它基团有关。硫醇(Mercaptan)类有机污染物主要包括常见的甲硫醇、乙硫醇、丙硫醇、叔丁硫醇、苯硫醇等，其废水往往具有难闻的臭味。2007年报道的太湖水污染事件中涉及的致嗅物质正是硫醇类有机污染物。
硫醇挥发后会散发出有毒且难闻气味，如果一些硫醇及硫醇类的衍生物释放到我们的自然环境中，对人类的生命健康造成的危害是不可避免的。此外，硫醇作为一种有机硫化合物，由于其具有挥发性，微量的硫醇类化合物暴露于空气中会影响人的心情和工作情绪，若吸入低浓度气体可能会导致一些更严重的问题，如可引起头痛、恶心。较高浓度出现则会作用于中枢神经系统，发生呕吐、腹泻，甚至导致呼吸麻痹致死。另外，硫醇气体密度比空气大，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。若遇高温，容器内部的压力将变大，可能会有爆炸等危险，故采取合适的技术手段去除这种难溶性有机恶臭的硫醇类污染物是很有必要的。
综上所述，硫醇类有机污染物给人类带来的食物链产品安全和环境污染等问题已经日益严重。所以，实现对硫醇类有机污染的有效去除、降低其在环境中存在的风险仍是长期以来亟待解决的问题。目前，对于该有机污染物的处理方法有很多，诸如，吸附法、生物降解法、微电解法，光催化等方法。其中，利用光催化技术去除有机污染物方面的研究已经取得一定进展。它是一种理想的绿色技术，可以将有机物降解为对环境无害的小分子生，甚至是二氧化碳、水等。
g-C3N4作为一种新型有机光催化剂，已经被广泛应用于光催化领域中，如Shi等报道了氮化碳复合光催化剂降解罗丹明B(Hydrothermal synthesis of InVO4/graphiticcarbon nitride heterojunctions and excellent visible-light-drivenphotocatalytic performance for rhodamine B.J.Alloy.Compd.2014,612,143-148.)，以及Xing等(Xing W,Li C,Chen G,et al.Incorporating a novel metal-freeinterlayer into g-C3N4framework for efficiency enhanced photocatalytic H2,evolution activity.Applied Catalysis B Environmental,2016,203，65-71.)报道了g-C3N4在可见光下可分解水产H2等。但是,目前将生物质炭引入到光催化领域并应用于降解硫醇的相关报道更是较少。
生物质具有结构特殊、经济廉价、机械性能良好等优点，可作为碳质材料重要的前驱体。以生物质为原料开发的高性能碳质材料作为一种优良的吸附剂已得到广泛青睐，特别是多孔炭材料特殊的孔道结构、表面化学特性被成功用于气体分子和有机污染物等的捕获与吸附。以多孔碳作为吸附剂，利用其与吸附质之间的吸附作用力(范德华力、分子间作用力等)而达到吸附的目的。有研究者曾经采用熔融盐法直接碳化生物质对废水中常见有机染料大分子的吸附特性进行了研究(Kong W,Zhao F,Guan H,Zhao Y,Zhang H,ZhangB.Highly adsorptive mesoporous carbon from biomass using molten-saltroute.Journal of Materials Science,2016,51,6793-6800)，结果表明该炭材料具有极高的比表面积(1624.8m2g-1)和大的有机染料亚甲基蓝吸附容量(425mg g-1)。另外，还有研究者采用生物炭分离净化沼气(
-Gutiérrez N,Garcia s,Gil M V,Rubiera F,Pevida,C.Dynamic performance of biomass based carbons for CO2/CH4separationapproximation to a PSA process for biogas upgrading.Energy and Fuels,2016,30,5005-5015)，研究表明所制备的生物炭在30℃下对CO2的吸附容量可以达到5.14mmol g-1,以上研究均显示了生物炭在吸附领域的独特优势。
目前，生物质炭和g-C3N4复合光催化剂方面的公开报道很少。
发明内容
本发明以高温煅烧法制备出一种基于生物质炭修饰的g-C3N4复合光催化剂的制备方法，能够很好的降解环境废水中的二巯基苯并噻唑，具有合成简单和降解速率高的特点。
本发明的技术方案是：
一种生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂的制备方法及用途，包括如下步骤：
步骤1、生物质炭的制备：
称取适量凋落的玉兰花花瓣，用去离子水洗去泥沙等杂质放入烘箱烘干，烘干后使用粉碎机将其粉碎，并用100目筛子过筛得到花粉，然后一定量的花粉转移到坩埚内并置于马弗炉中煅烧一段时间，获得黑色粉末固体，此固体记为生物质炭；
步骤2、尿素和生物质炭混合物的制备：
取步骤1所得的生物质炭固体粉末加入去离子水中得到悬浮液，随后将一定量的尿素溶解于所述悬浮液中，充分搅拌至分散均匀，得到尿素和生物质炭的悬浮溶液，然后将其置于水浴锅内搅拌蒸干，将固体研细，得到生物质炭和尿素的混合物；
步骤3、g-C3N4-C的制备：
取步骤2所得的尿素和生物质炭混合物转移到坩埚内并置于马弗炉中煅烧一段时间，得到g-C3N4-C。
步骤1中，所述烘干温度为60～80℃。
步骤1中，马弗炉中煅烧温度为500℃，煅烧时间为2～5h，升温速率为3～5℃·min-1。
步骤2中，所述生物质炭和尿素的质量比为(0.1～1)：(1～5)。
步骤2中，水浴温度为60～80℃搅拌蒸干。
步骤3中，马弗炉中，煅烧温度为550℃，煅烧时间为2～5h，升温速率为3～5℃·min-1。
将本发明制得的生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂用于光催化降解二巯基苯并噻唑的用途。
所述方法制备的g-C3N4-C的复合光催化剂用于光催化降解二巯基苯丙噻唑。
本发明的有益效果为：
本发明所述的方法制备的g-C3N4-C复合光催化剂降解效果好；该g-C3N4-C复合光催化剂具有较好的光催化活性和稳定性。
附图说明
图1为实施例1所制备样品的XRD图；分别为C,g-C3N4和g-C3N4-C的XRD曲线；
图2分别为C(a),g-C3N4(b)和g-C3N4-C(c,d)的TEM图；
图3为g-C3N4-C降解二巯基苯丙噻唑的吸光度随时间变化曲线图。
图4为g-C3N4-C降解二巯基苯丙噻唑的四次循环实验图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述：
光催化活性评价：在D1型光化学反应仪(购自扬州大学教学仪器厂)中进行，将100ml20mgL-1二巯基苯并噻唑模拟废水加入反应瓶中，再加入磁子和0.05g光催化剂，打开可见光电源和曝气装置进行动态吸附，启动外接超级恒温水浴控制反应体系温度为30℃。到达吸附平衡后进行光照反应，每隔15min取样一次，离心分离，测上清液中二巯基苯并噻唑的浓度，通过C/C0来判断二巯基苯并噻唑的降解效果。其中，C0为吸附平衡后四环素的浓度，C为反应时间T时二巯基苯并噻唑的浓度
实施例1：
步骤1、生物质炭的制备：称取50g凋落的玉兰花花瓣，用去离子水洗去泥沙等杂质放入烘箱60℃烘干，烘干后使用粉碎机将其粉碎，并用100目筛子过滤得到花粉，然后取1g玉兰花瓣花粉转移到坩埚内并置于马弗炉中煅烧2h，煅烧温度为500℃，升温速率为3℃·min-1，获得黑色粉末固体，记为生物质炭。
步骤2、尿素和生物质炭混合物的制备：取上述生物质炭0.1g，尿素1g加入去离子水中得到悬浮液，随后将一定量的尿素溶解于上述悬浮液中充分搅拌至分散均匀，得到尿素和生物质炭的悬浮溶液，然后将其置于水浴锅内搅拌蒸干，水浴温度为60℃，将固体研细得到生物质炭和尿素的混合物。
步骤3、g-C3N4-C的制备：量取上述尿素和生物质炭混合物3g，置于马弗炉中煅烧时间为2h，煅烧温度为550℃，升温速率为3℃·min-1，反应结束后得到g-C3N4-C。
步骤4、取0.05g步骤3中的g-C3N4-C加入到100mL含有20mg·L-1二巯基苯并噻唑溶液的反应器中，30℃下避光搅拌达到吸附平衡；打开氙灯并曝气,每隔一段时间取样一次，每次取5ml，离心后取澄清液，并用紫外分光光计测定在波长为310nm处的吸光度值。
实施例2：
步骤1、生物质炭的制备：称取50g凋落的玉兰花花瓣，用去离子水洗去泥沙等杂质放入烘箱70℃烘干，烘干后使用粉碎机将其粉碎，并用100目筛子过滤得到花粉，然后取5g玉兰花瓣花粉转移到坩埚内并置于马弗炉中煅烧5h，煅烧温度为500℃，升温速率为5℃·min-1，获得黑色粉末固体，记为生物质炭。
步骤2、尿素和生物质炭混合物的制备：取上述生物质炭1g，尿素5g加入去离子水中得到悬浮液，随后将一定量的尿素溶解于上述悬浮液中充分搅拌至分散均匀，得到尿素和生物质炭的悬浮溶液，然后将其置于水浴锅内搅拌蒸干，水浴温度为80℃，将固体研细得到生物质炭和尿素的混合物。
步骤3、g-C3N4-C的制备：量取上述尿素和生物质炭混合物3～5g，置于马弗炉中煅烧时间为5h，煅烧温度为550℃，升温速率为5℃·min-1，反应结束后得到g-C3N4-C。
步骤4、取0.05g步骤3中的g-C3N4-C加入到100ml 20mg·L-1二巯基苯丙噻唑溶液的反应器中，30℃下避光搅拌达到吸附平衡；打开氙灯并曝气，每隔一段时间取样一次，每次取5ml，离心后取澄清液，并用紫外分光光计测定在波长为310nm处的吸光度值。
实施例3：
步骤1、生物质炭的制备：称取50g凋落的玉兰花花瓣，用去离子水洗去泥沙等杂质放入烘箱80℃烘干，烘干后使用粉碎机将其粉碎，并用100目筛子过滤得到花粉，然后取3g粉碎后的玉兰花瓣花粉到坩埚内并置于马弗炉中煅烧3h，煅烧温度为500℃，升温速率为4℃·min-1，获得黑色粉末固体，记为生物质炭。
步骤2、尿素和生物质炭混合物的制备：取上述生物质炭的量为0.5g，尿素3g加入去离子水中得到悬浮液，随后将一定量的尿素溶解于上述悬浮液中充分搅拌至分散均匀，得到尿素和生物质炭的悬浮溶液，然后将其置于水浴锅内搅拌蒸干，水浴温度为70℃，将固体研细得到生物质炭和尿素的混合物。
步骤3、g-C3N4-C的制备：量取上述尿素和生物质炭混合物4g，置于马弗炉中煅烧时间为3h，煅烧温度为550℃，升温速率为4℃·min-1，反应结束后得到g-C3N4-C。
步骤4、取0.05g步骤3中的g-C3N4-C加入到100ml 20mg·L-1二巯基苯丙噻唑溶液的反应器中，30℃下避光搅拌达到吸附平衡；打开氙灯并曝气，每隔一段时间取样一次，每次取5ml，离心后取澄清液，用紫外分光光计测定在波长为310nm处的吸光度值。
光催化活性评价：在DW-01型光化学反应仪中进行，可见光照射。将100ml 20mg·L-1二巯基苯丙噻唑模拟废水加入反应器中并测定其初始值，然后加入光催化剂，磁力搅拌并开启曝气装置通入空气保持催化剂处于悬浮或飘浮状态，暗吸附平衡后取样，光照过程中间隔15min取样分析，离心分离后取上层清液在分光光度计λmax＝310nm处测定吸光度，并通过公式：DC＝[(C0-Ci)/C0]×100％算出降解率，其中C0为达到吸附平衡时四环素的吸光度，Ci为定时取样测定的是二巯基苯丙噻唑溶液的吸光度。
图1为实施例1所制备样品的XRD图；分别为C,g-C3N4和g-C3N4-C的XRD曲线，从对应材料所对应的特征峰可以看出我们所制备的材料为C,g-C3N4以及g-C3N4-C；
图2分别为C(a),g-C3N4(b)和g-C3N4-C(c,d)的TEM图。从图2(a)中可以看出生物炭为无定型片层结构。图2(b)为纯的g-C3N4，可以看出氮化碳具有多孔结并卷曲堆叠在一起。而从图2(c)和(d)g-C3N4-C的TEM图可以看出多孔氮化碳材料也炭材料很好的结合在一起，且表面比较平整，堆叠现象消失，这证明了我们成功制备了生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂；
图3为g-C3N4-C降解二巯基苯丙噻唑的吸光度随时间变化曲线图，从图中可以看出随着光照时间延长，二巯基苯丙噻唑的特征峰逐渐减弱，当光照90分钟后二巯基苯丙噻唑的特征峰基本消失，这充分说明了我们制备的g-C3N4-C具有较高的光催化活性。
图4为g-C3N4-C降解二巯基苯丙噻唑的四次循环实验图，可以看出该材料经过四次循环使用后效果依然较好，证明该材料具有较好的稳定性和重复使用性。
Claims (5)
1.一种生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂用于光催化降解二巯基苯并噻唑的用途，其特征在于，所述生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂的制备方法包括如下步骤：
步骤1、生物质炭的制备：
称取适量凋落的玉兰花花瓣，用去离子水洗去泥沙杂质放入烘箱烘干，烘干后使用粉碎机将其粉碎，并用100目筛子过筛得到花粉，然后一定量的花粉转移到坩埚内并置于马弗炉中500℃煅烧2～5h，获得黑色粉末固体，此固体记为生物质炭；
步骤2、尿素和生物质炭混合物的制备：
取步骤1所得的生物质炭固体粉末加入去离子水中得到悬浮液，随后将一定量的尿素溶解于所述悬浮液中，充分搅拌至分散均匀，得到尿素和生物质炭的悬浮溶液，然后将其置于水浴锅内搅拌蒸干，将固体研细，得到生物质炭和尿素的混合物；所述生物质炭和尿素的质量比为(0.1～1)：(1～5)；
步骤3、g-C3N4-C的制备：
取步骤2所得的尿素和生物质炭混合物转移到坩埚内并置于马弗炉中550℃煅烧2～5h，得到g-C3N4-C。
2.根据权利要求1所述的一种生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂用于光催化降解二巯基苯并噻唑的用途，其特征在于，步骤1中，所述烘干温度为60～80℃。
3.根据权利要求1所述的一种生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂用于光催化降解二巯基苯并噻唑的用途，其特征在于，步骤1中，升温速率为3～5℃·min-1。
4.根据权利要求1所述的一种生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂用于光催化降解二巯基苯并噻唑的用途，其特征在于，步骤2中，水浴温度为60～80℃搅拌蒸干。
5.根据权利要求1所述的一种生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂用于光催化降解二巯基苯并噻唑的用途，其特征在于，步骤3中，升温速率为3～5℃·min-1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710649733.1A CN107376972B (zh) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | 一种生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂的制备方法及用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710649733.1A CN107376972B (zh) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | 一种生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂的制备方法及用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107376972A CN107376972A (zh) | 2017-11-24 |
| CN107376972B true CN107376972B (zh) | 2020-02-21 |
Family
ID=60343755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710649733.1A Expired - Fee Related CN107376972B (zh) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | 一种生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂的制备方法及用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107376972B (zh) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108043445B (zh) * | 2017-12-21 | 2019-12-31 | 江苏大学 | 质子化g-C3N4包裹竹茎炭球复合催化剂的制备及应用 |
| CN108380230A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-08-10 | 江苏大学 | 超薄石墨相氮化碳的制备方法及应用 |
| CN108479756A (zh) * | 2018-03-05 | 2018-09-04 | 江苏大学 | 一种基于梧桐叶生物质碳基修饰的Bi2WO6复合光催化剂的制备方法及用途 |
| CN109304203A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-02-05 | 辽宁石油化工大学 | 降解石油烃的生物炭负载石墨相氮化碳复合型光催化剂的制备方法及其应用 |
| CN109317181A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-12 | 平顶山学院 | 一种四氧化三铁/碳/氮化碳材料及其制造方法和用途 |
| CN109796059A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-24 | 山西能源学院 | 一种利用光催化技术净化有机废水的方法 |
| CN109704436A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-03 | 南京林业大学 | 一种同步去除畜禽生化尾水中重金属和抗生素的方法 |
| CN110280289B (zh) * | 2019-07-05 | 2022-07-29 | 上海理工大学 | 一种氮化碳光催化材料及其制备方法 |
| CN111013539B (zh) * | 2019-12-30 | 2022-05-31 | 湖南农业大学 | 一种用于去除水体中精喹禾灵的油菜秸秆改性生物炭复合材料及其制备方法、应用 |
| CN111744459A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-09 | 安徽农业大学 | 一种去除水体中四环素的水稻秸秆改性生物炭的制备方法 |
| CN111955477A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-20 | 黑龙江工程学院 | 一种光敏材料的制备方法及应用 |
| CN114656968B (zh) * | 2022-03-15 | 2023-05-30 | 山西大学 | 一种生物质碳和氮化碳复合型土壤修复剂及其修复土壤中氟磺胺草醚污染的方法 |
| CN116037185A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-05-02 | 聊城大学 | 一种通草碳/类石墨相氮化碳光催化剂的制备方法 |
| CN116586096A (zh) * | 2023-05-26 | 2023-08-15 | 昆明理工大学 | 一种氮化碳改性生物炭材料及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103949209A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-07-30 | 中北大学 | 一种植物基炭材料及其制备方法 |
| CN104353482A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-02-18 | 福建农林大学 | 一种g-C3N4/活性炭复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN106179444A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 陶雪芬 | 一种活性炭负载碳掺杂石墨相氮化碳的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101667222B1 (ko) * | 2014-12-29 | 2016-10-18 | 한국화학연구원 | 카보닐화 반응에 의한 초산 제조용 Rh-C3N4 불균일 촉매 |
-
2017
- 2017-08-02 CN CN201710649733.1A patent/CN107376972B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103949209A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-07-30 | 中北大学 | 一种植物基炭材料及其制备方法 |
| CN104353482A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-02-18 | 福建农林大学 | 一种g-C3N4/活性炭复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN106179444A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 陶雪芬 | 一种活性炭负载碳掺杂石墨相氮化碳的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107376972A (zh) | 2017-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107376972B (zh) | 一种生物质炭修饰的氮化碳复合光催化剂的制备方法及用途 | |
| Jawad et al. | Upgrading low rank coal into mesoporous activated carbon via microwave process for methylene blue dye adsorption: Box Behnken Design and mechanism study | |
| Han et al. | Study on removal of gaseous hydrogen sulfide based on macroalgae biochars | |
| Muradov et al. | Production and characterization of Lemna minor bio-char and its catalytic application for biogas reforming | |
| Satyawali et al. | Removal of color from biomethanated distillery spentwash by treatment with activated carbons | |
| CN108144581B (zh) | 碱改性猪粪生物炭及其制备方法和应用 | |
| Ayiania et al. | Production and characterization of H2S and PO43− carbonaceous adsorbents from anaerobic digested fibers | |
| CN110142059B (zh) | Ni-NiO/g-C3N4纳米复合材料的制备方法 | |
| CN105236507A (zh) | 利用β-环糊精壳聚糖与核桃壳生物炭复合的吸附剂去除废水中的六价铬的方法 | |
| CN105148964B (zh) | 一种三维还原氧化石墨烯‑Mn3O4/MnCO3纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN106492773B (zh) | 一种处理染料废水的光催化负载物TiO2/As及其制备方法和应用 | |
| CN110624566B (zh) | CuInS2量子点/NiAl-LDH复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN111530490A (zh) | 一种Co3O4-TiO2异质结负载碳纳米管光催化降解材料及其制法 | |
| Aljundi et al. | A study of characteristics of activated carbon produced from Jordanian olive cake | |
| CN113522264A (zh) | 一种污泥灰修饰氧化钛-生物炭复合光催化剂及其制备方法、应用 | |
| CN112619600A (zh) | 一种利用植物废弃物制备改性生物炭的方法及应用 | |
| CN110560129B (zh) | 提高降解四环素效率的改性氮化碳的制备及产品和应用 | |
| Alharbi et al. | Recent methods in the production of activated carbon from date palm residues for the adsorption of textile dyes: A review | |
| CN110668578B (zh) | 一种好氧预膜改性材料的应用 | |
| CN110201718B (zh) | 一种红磷/铁基金属有机骨架复合材料的制备及应用 | |
| Xu et al. | Macro-and micro-algae-based carbon composite for pharmaceutical wastewater treatment: Batch adsorption and mechanism study | |
| Fan et al. | Synthesis of sewage sludge biochar in molten salt environment for advanced wastewater treatment: Performance enhancement, carbon footprint and environmental impact reduction | |
| CN107413368B (zh) | 一种多元磁性Fe3O4-QDs@g-C3N4/ATP复合光催化剂的制备方法及用途 | |
| CN104801306A (zh) | 一种以草炭为原料制备的粉末活性炭催化剂及制备方法 | |
| CN115159613B (zh) | 一种原位再生固废生物质炭基材料用于吸附治理有机污染物的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200221 Termination date: 20200802 |