CN112756008A - 一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料及其制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料及其制备方法、应用。该制备方法包括:将尿素溶解于去离子水溶液中,形成混合液一;将三氯化铁溶于混合液一中,形成混合液二;将硅藻土溶解于去离子水溶液中,形成混合液三;先对混合液一、混合液二以及混合液三进行超声处理,再将混合液三逐滴加入到混合液二中,并进行水浴搅拌且烘干得到固体产物,最后将固体产物研磨成粉末;将研磨后的粉末在氮气气氛下匀速加热到一个预定温度,并保温一段时间,直至生成黄色粉末;将黄色粉末研磨成铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料。本发明具有比表面积大、光生电子空穴复合率低、污染物降解效率高的特点,具有良好的协同降解污染物功能,可实现复合材料的循环利用。

Description

一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及污水处理与资源化利用技术领域的一种复合材料制备方法,尤其涉及一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法,还涉及该制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,还涉及应用该铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料的水中四环素的吸附降解方法。
背景技术
随着社会工业的快速发展,人类的生存活动对生态环境的污染越来越严重,环境污染已经成为全球生态系统中一个重要的问题。人类活动造成的环境污染产生的有害物质各种各样,例如生活随意污水的排放,工厂企业排放的重金属污染物,以及农业生产中存储的大量污染物,这些污染物很多都具有严重的毒性。即使在低浓度下,这些污染物也会对人体健康产生许多副作用。抗生素已被广泛应用于医疗、水产和畜禽养殖业等,在人类和动物疾病防治等方面发挥极大的作用,但进入各类水体中的抗生素污染物对水生生态系统和人体健康造成了严重威胁。抗生素废水具有毒性大、成分复杂、有机物浓度高以及可生化性差等特点,鉴于人们对生活环境和身体健康的越来越重视,如何快速高效的降解环境中有害物质,已经成为当前科研领域亟待解决的问题之一。
近年来针对抗生素污水公布了一些先进的处理技术,主要有微生物法、化学氧化法、光催化氧化法、物理分离,吸附等。抗生素的结构稳定导致难以被生物降解;化学氧化则高能耗、高成本;物理分离则具有效率低、成本高的缺点。吸附法因具有高效率、低成本、易操作等优点被广泛研究。吸附法研究的重点是吸附材料,研究出低成本、高效率的吸附材料成为当前研究的热点。
类石墨氮化碳(g-C3N4)是一种具有石墨结构的非金属半导体高分子材料,具有可调的电子结构、优异的化学稳定性和低廉的制造成本而备受关注。它的禁带宽度为2.7eV,也能响应可见光,其通过对尿素、三聚氰胺等直接煅烧即可得到,制备方法简单,成本较低,并且本身无毒,是一种非常理想的光催化剂。但块状的g-C3N4在光吸收过程中由于自身禁带宽度大、光谱响应范围小,对可见光吸收差、光催化效率低等问题。
发明内容
为解决现有的块状g-C3N4对可见光吸收差、光催化效率低的技术问题,本发明提供一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料及其制备方法、应用。
本发明采用以下技术方案实现:一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法,其包括:
(1)将尿素溶解于去离子水溶液中,形成混合液一;
(2)将三氯化铁溶于所述混合液一中,形成混合液二;
(3)将硅藻土溶解于去离子水溶液中,形成混合液三;
(4)先对所述混合液一、所述混合液二以及所述混合液三进行超声处理,再将所述混合液三逐滴加入到所述混合液二中,并进行水浴搅拌且烘干得到固体产物,最后将所述固体产物研磨成粉末;
(5)将研磨后的粉末在氮气气氛下匀速加热到一个预定温度,并保温一段时间,直至生成黄色粉末;
(6)将所述黄色粉末研磨成铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料。
本发明通过三氯化铁、尿素和硅藻土混合,直接一步煅烧成铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,这种方法将Fe-g-C3N4均匀的负载到硅藻土表面,解决了g-C3N4纳米材料的团聚问题,同时硅藻土具有大的比表面积和孔径,可以将污染物很好的吸附到表面,Fe的引进改变了g-C3N4的禁带宽度,更有利于吸收可见光,制备出的材料满足不同污染物浓度、吸附的要求,解决了现有的块状g-C3N4对可见光吸收差、光催化效率低的技术问题,得到了比表面积大、光生电子空穴复合率低、污染物降解效率高的技术效果。
作为上述方案的进一步改进,所述尿素与所述硅藻土的质量比为1:10。
作为上述方案的进一步改进,所述尿素、所述硅藻土以及所述三氯化铁的质量比为1:10:0.08;其中,所述混合液一中所述尿素的质量与所述去离子水的体积的比例为1g:30ml,所述混合液三中所述硅藻土的质量与所述去离子水的体积的比例为10g:20ml。
作为上述方案的进一步改进,在步骤(4)中,超声震荡时间为1h,搅拌时间为8h,烘干时间为10h;在步骤(5)中,保温时间为2h。
作为上述方案的进一步改进,在步骤(4)中,水浴温度为60℃;在步骤(5)中,预定温度为550℃且升温速率为5℃/min。
本发明还提供一种水中四环素的吸附降解方法,其应用上述任意所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料以吸附降解四环素。
本发明还提供一种水中四环素的吸附降解方法,其包括以下步骤:
(a)先将等量的硅藻土、掺杂氮化碳硅藻土复合材料以及如权利要求1-5中任意一项所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料分别加入四环素溶液中,并进行暗吸附,30min后,打开可见光灯进行可见光照射,再测量所述硅藻土、所述掺杂氮化碳硅藻土复合材料以及所述铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料对四环素的降解效率;
(b)先将如权利要求1-5中任意一项所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料加入到四环素溶液中,同时加入双氧水以及不加入双氧水,并震荡,再测量双氧水在可见光照射下对四环素的降解效率;
(c)先将如权利要求1-5中任意一项所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料加入到四环素溶液中,并进行30分钟暗吸附,然后分别加入双氧水,最后测量所述铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料在可见光下照射100分钟,在不同双氧水浓度下对0.5mmol/L、1.0mmol/L和2.0mmol/L的四环素溶液中四环素的降解效率;
(d)先将如权利要求1-5中任意一项所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料加入到不同pH的四环素溶液中,先暗吸附30分钟,加入1mmol/L的双氧水,然后在可见光下照射100分钟。最后测量所述铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料对不同pH的四环素溶液中四环素的降解效率。
作为上述方案的进一步改进,在步骤(a)中,所述硅藻土、所述掺杂氮化碳硅藻土复合材料以及所述铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料的质量为20mg,所述四环素溶液的初始浓度为20mg/L且体积为50mL;在步骤(b)中,所述铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料的质量为20mg,所述四环素溶液的初始浓度为20mg/L且体积为50mL,所述双氧水的浓度为0.1mol/L且体积为1ml;在步骤(c)中,所述铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料的质量为20mg,不同pH的四环素溶液的初始浓度为20mg/L且体积为50mL,各个四环素溶液的pH分别为2、3、4、5、6、7、8,所述双氧水的浓度为1mmol/L。
作为上述方案的进一步改进,在步骤(a)、(b)、(c)中暗吸附时间为30分钟,光照时间为100分钟。震荡速率为500r/min。
本发明还提供一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,其通过上述任意所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备获得。
相较于现有的块状g-C3N4,本发明的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料及其制备方法、应用具有以下有益效果:
1、该铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法,其通过三氯化铁、尿素和硅藻土混合,直接一步煅烧成铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,这种方法将Fe-g-C3N4均匀的负载到硅藻土表面,解决了g-C3N4纳米材料的团聚问题,同时硅藻土具有大的比表面积和孔径,可以将污染物很好的吸附到表面,Fe的引进改变了g-C3N4的禁带宽度,更有利于吸收可见光。
2、该水中四环素的吸附降解方法,其利用制得的Fe-g-C3N4/DE多功能纳米复合材料吸附降解水中四环素,将其作为类芬顿光催化剂应用,用于吸附降解难降解污染物,实现了吸附/类芬顿氧化多功能协同作用,同时具有优异的循环利用性,与原始硅藻土和石墨相氮化碳相比,吸附性能和光催化性能均明显提升。
3、该铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,其制备出的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料不受限制于吸附材料的影响,可以达到理想的吸附效果,同时不会产生大量污泥,制备新型复合材料,不仅使得材料具有很强的吸附效果,同时可以降解污染物,使材料具有循环利用的优势,能够有效吸附降解水中污染物。
4、该铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,其由一次煅烧热聚合制得,与普通氮化碳相比具有比表面积大、光生电子空穴复合率低、污染物降解效率高的特点。
5、该铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,其满足不同污染物浓度、吸附的要求,具备吸附、类芬顿氧化的协同作用,具有良好的协同降解污染物功能,同时可实现复合材料的循环利用。
附图说明
图1为本发明实施例1的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法的流程图。
图2为本发明实施例3中三种不同材料在可见光下对四环素影响的对比图。
图3为本发明实施例3中H2O2对材料在可见光下降解四环素的吸附影响的对比图。
图4为本发明实施例3中不同双氧水浓度对g-C3N4/DE降解四环素的影响的对比图。
图5为本发明实施例3中不同pH对Fe-g-C3N4/DE降解四环素的影响的对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
请参阅图1,本实施例提供了一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法,该制备方法用于制备出铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,即Fe-g-C3N4/DE材料。其中,该制备方法包括以下这些步骤,即步骤(1)-(6)。
(1)将尿素溶解于去离子水溶液中,形成混合液一。在本实施例中,将尿素溶于30ml去离子水以形成尿素溶液,即混合液一。
(2)将三氯化铁溶于混合液一中,形成混合液二。在本实施例中,三氯化铁的量为80mg,即将80mg的三氯化铁置于前一步中获得尿素溶液中。
(3)将硅藻土溶解于去离子水溶液中,形成混合液三。在本实施例中,尿素和硅藻土的质量比为1:10,并且硅藻土溶于20ml去离子水。在本实施例中,尿素、硅藻土以及三氯化铁的质量比为1:10:0.08。其中,所述混合液一中所述尿素的质量与所述去离子水的体积的比例为1g:30ml,所述混合液三中所述硅藻土的质量与所述去离子水的体积的比例为10g:20ml。
(4)先对混合液一、混合液二以及混合液三进行超声处理,再将混合液三逐滴加入到混合液二中,并进行水浴搅拌且烘干得到固体产物,最后将固体产物研磨成粉末。其中,超声震荡时间为1h,搅拌时间为8h,烘干时间为10h,水浴温度为60℃。
(5)将研磨后的粉末在氮气气氛下匀速加热到一个预定温度,并保温一段时间,直至生成黄色粉末。在本实施例中,保温时间为2h,预定温度为550℃且升温速率为5℃/min。
(6)将黄色粉末研磨成铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料。
综上所述,相较于现有的块状g-C3N4,本实施例的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法具有以下优点:
该铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法,其通过三氯化铁、尿素和硅藻土混合,直接一步煅烧成铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,这种方法将Fe-g-C3N4均匀的负载到硅藻土表面,解决了g-C3N4纳米材料的团聚问题,同时硅藻土具有大的比表面积和孔径,可以将污染物很好的吸附到表面,Fe的引进改变了g-C3N4的禁带宽度,更有利于吸收可见光。
实施例2
本实施例提供了一种水中四环素的吸附降解方法,该方法应用实施例1中的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,以吸附降解水中的四环素。Fe-g-C3N4/DE多功能纳米复合材料能够吸附降解水中四环素,将其作为类芬顿光催化剂应用,吸附降解难降解污染物,实现了吸附/类芬顿氧化多功能协同作用,同时具有优异的循环利用性,与原始硅藻土和石墨相氮化碳相比,吸附性能和光催化性能均明显提升。
实施例3
本实施例提供了一种水中四环素的吸附降解方法,该方法用于对水中四环素的各种吸附条件进行确定,从而能够确定出最优的吸附条件,实现对水中四环素的高效吸附降解。其中,该吸附降解方法包括以下这些步骤,即步骤(a)、(b)、(c)和(d)。
(a)先将等量的硅藻土、掺杂氮化碳硅藻土复合材料以及实施例1中的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料分别加入不同浓度的四环素溶液中,并进行震荡,再测量硅藻土、掺杂氮化碳硅藻土复合材料以及铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料对四环素的吸附率。在本实施例中,使用天平分别准确称量20mgDE、20mgg-C3N4/DE、20mgFe-g-C3N4/DE复合材料,分别加入50mL初始浓度为20mg/L的四环素溶液中,保持500r/min的速率暗吸附,30分钟后,打开可见光灯进行可见光照射,在可见光照射下照射100分钟。测定不同材料对四环素降解效率的影响,即测量出降解效率,结果如图2所示。由图2可知,当四环素溶液初始浓度为20mg/L时,制备的材料对四环素的光催化降解最高的是Fe-g-C3N4/DE,降解效果可以达到49%,铁的掺入使得材料的光催化性能具有一定的提高。
(b)先将实施例1中的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料加入到四环素溶液中,进行30分钟暗吸附,同时加入双氧水以及不加入双氧水,并震荡,再测量不加双氧水以及双氧水对四环素的降解效率。在本实施例中,使用天平分别准确称量20mgFe-g-C3N4/DE复合材料,将其加入50mL初始浓度为20mg/L的四环素溶液中,同时向其中一个溶液中加入1mmol/L的H2O2,保持500r/min的速率并光照100分钟,测量所述铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料在可见光下照射100分钟,在不同双氧水浓度下对0.5mmol/L、1.0mmol/L和2.0mmol/L的四环素溶液中四环素的降解效率。测定H2O2对四环素降解效率的影响,即测量出降解效率,结果如图3。由图3可知,当四环素溶液初始浓度为20mg/L时,加入H2O2,两种材料的降解效果均明显下降。
(c)先将实施例1中的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料加入到不同pH的四环素溶液中,并震荡,然后分别加入双氧水,最后测量铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料对不同pH的四环素溶液中四环素的吸附率。在本实施例中,使用天平准确称量20mgFe-g-C3N4/DE复合材料,将其加入50mL初始浓度为20mg/L,pH分别为2、3、4、5、6、7、8的四环素溶液中,同时加入1mmol/L的H2O2。保持500r/min的速率在可见光照射下震荡100分钟,测定不同pH对四环素吸附效率的影响,结果如图5。由图5可知,pH在3和4时降解效率可达到99%,在pH为7和8时,降解效率下降。
(d)先将实施例1中的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料加入到四环素溶液中,先进行暗吸附30分钟,然后分别加入不同浓度的双氧水进行可见光照射100分钟,最后测量双氧水对铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料对四环素溶液在可见光照射下对中四环素的降解效率。在本实施例中,使用天平准确称量20mgFe-g-C3N4/DE复合材料,将其加入50mL初始浓度为20mg/L,双氧水浓度分别为0.5mmol/L、1.0mmol/L和2.0mmol/L。保持500r/min的速率震荡,测定双氧水对四环素吸附效率的影响,结果如图4。由图4可知,当四环素溶液初始浓度为20mg/L时,当加入0.5mmol/L的H2O2,时,100分钟可见光照射下可降解95%,当加入1.0mmol/L的H2O2,时,100分钟可见光照射下可降解99%,当提高到2.0mmol/L的H2O2,时降解效率没有提升,降解速度得到提升。
该水中四环素的吸附降解方法,其利用制得的Fe-g-C3N4/DE多功能纳米复合材料吸附降解水中四环素,将其作为类芬顿光催化剂应用,用于吸附降解难降解污染物,实现了吸附/类芬顿氧化多功能协同作用,同时具有优异的循环利用性,与原始硅藻土和石墨相氮化碳相比,吸附性能和催化性能均明显提升。
实施例4
本实施例提供了一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,该材料通过是实施例1中的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备获得。
相较于现有的块状g-C3N4,本实施例的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料具有以下优点:
1、该铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,其制备出的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料不受限制于吸附材料的影响,可以达到理想的吸附效果,同时不会产生大量污泥,制备新型复合材料,不仅使得材料具有很强的吸附效果,同时可以降解污染物,使材料具有循环利用的优势,能够有效吸附降解水中污染物。
2、该铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,其由一次煅烧热聚合制得,与普通氮化碳相比具有比表面积大、光生电子空穴复合率低、污染物降解效率高的特点。
3、该铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,其满足不同污染物浓度、吸附的要求,具备吸附、类芬顿氧化的协同作用,具有良好的协同降解污染物功能,同时可实现复合材料的循环利用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法,其特征在于,其包括:
(1)将尿素溶解于去离子水溶液中,形成混合液一;
(2)将三氯化铁溶于所述混合液一中,形成混合液二;
(3)将硅藻土溶解于去离子水溶液中,形成混合液三;
(4)先对所述混合液一、所述混合液二以及所述混合液三进行超声处理,再将所述混合液三逐滴加入到所述混合液二中,并进行水浴搅拌且烘干得到固体产物,最后将所述固体产物研磨成粉末;
(5)将研磨后的粉末在氮气气氛下匀速加热到一个预定温度,并保温一段时间,直至生成黄色粉末;
(6)将所述黄色粉末研磨成铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料。
2.如权利要求1所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法,其特征在于,所述尿素与所述硅藻土的质量比为1:10。
3.如权利要求1所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法,其特征在于,所述尿素、所述硅藻土以及所述三氯化铁的质量比为1:10:0.08;其中,所述混合液一中所述尿素的质量与所述去离子水的体积的比例为1g:30ml,所述混合液三中所述硅藻土的质量与所述去离子水的体积的比例为10g:20ml。
4.如权利要求1所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法,其特征在于,在步骤(4)中,超声震荡时间为1h,搅拌时间为8h,烘干时间为10h;在步骤(5)中,保温时间为2h。
5.如权利要求1所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法,其特征在于,在步骤(4)中,水浴温度为60℃;在步骤(5)中,预定温度为550℃且升温速率为5℃/min。
6.一种水中四环素的吸附降解方法,其特征在于,其应用如权利要求1-5中任意一项所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料以吸附降解四环素。
7.一种水中四环素的吸附降解方法,其特征在于,其包括以下步骤:
(a)先将等量的硅藻土、掺杂氮化碳硅藻土复合材料以及如权利要求1-5中任意一项所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料分别加入四环素溶液中,并进行暗吸附,30min后,打开可见光灯进行可见光照射,再测量所述硅藻土、所述掺杂氮化碳硅藻土复合材料以及所述铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料对四环素的降解效率;
(b)先将如权利要求1-5中任意一项所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料加入到四环素溶液中,同时加入双氧水以及不加入双氧水,并震荡,再测量双氧水在可见光照射下对四环素的降解效率;
(c)先将如权利要求1-5中任意一项所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料加入到四环素溶液中,并进行30分钟暗吸附,然后分别加入双氧水,最后测量所述铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料在可见光下照射100分钟,在不同双氧水浓度下对0.5mmol/L、1.0mmol/L和2.0mmol/L的四环素溶液中四环素的降解效率;
(d)先将如权利要求1-5中任意一项所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料加入到不同pH的四环素溶液中,先暗吸附30分钟,加入1mmol/L的双氧水,然后在可见光下照射100分钟,最后测量所述铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料对不同pH的四环素溶液中四环素的降解效率。
8.如权利要求7所述的水中四环素的吸附降解方法,其特征在于,在步骤(a)中,所述硅藻土、所述掺杂氮化碳硅藻土复合材料以及所述铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料的质量为20mg,所述四环素溶液的初始浓度为20mg/L且体积为50mL;在步骤(b)中,所述铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料的质量为20mg,所述四环素溶液的初始浓度为20mg/L且体积为50mL,所述双氧水的浓度为0.1mol/L且体积为1ml;在步骤(c)中,所述铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料的质量为20mg,不同pH的四环素溶液的初始浓度为20mg/L且体积为50mL,各个四环素溶液的pH分别为2、3、4、5、6、7、8,所述双氧水的浓度为1mmol/L。
9.如权利要求7所述的水中四环素的吸附降解方法,其特征在于,在步骤(a)、(b)、(c)中暗吸附时间为30分钟,光照时间为100分钟,震荡速率为500r/min。
10.一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料,其特征在于,其通过如权利要求1-5中任意一项所述的铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料制备方法制备获得。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115228138A (zh) * 2022-07-21 2022-10-25 上海市农业科学院 一种低成本替代传统活性炭柱的二噁英净化专用柱及其应用
CN116196926A (zh) * 2023-02-23 2023-06-02 合肥工业大学 一种Cux+1Fe2O4/DE纳米复合材料及其制备方法、应用

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103691473A (zh) * 2014-01-02 2014-04-02 江苏大学 一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法
CN106076393A (zh) * 2016-06-27 2016-11-09 浙江大学 铁掺杂氮化碳/介孔石墨碳复合催化剂的制备方法、产品及应用
CN106669596A (zh) * 2017-01-06 2017-05-17 北京工业大学 Cnx改性硅藻土的制备和利用其吸附刚果红废水的方法
CN106807430A (zh) * 2017-03-24 2017-06-09 湖北工业大学 具有特殊包覆结构的g‑C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法
CN107970966A (zh) * 2017-11-14 2018-05-01 肇庆市华师大光电产业研究院 一种铁掺杂改性氮化碳光催化剂的制备及其制备方法和应用
CN108187610A (zh) * 2018-01-30 2018-06-22 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于污水处理的氮化碳-硅藻土的制备方法
CN108889327A (zh) * 2018-07-19 2018-11-27 西南石油大学 一种金属掺杂黑色非晶态氮化碳光催化材料的制备方法
CN110116016A (zh) * 2019-05-14 2019-08-13 广州大学 一种原位掺杂型铁系类芬顿催化剂及其合成方法和应用
CN111375370A (zh) * 2020-01-19 2020-07-07 北京工业大学 一种Fe-g-C3N4多功能纳米复合材料制备方法
CN111760569A (zh) * 2020-07-08 2020-10-13 合肥工业大学 一种复合光芬顿催化剂、制备方法及应用

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103691473A (zh) * 2014-01-02 2014-04-02 江苏大学 一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法
CN106076393A (zh) * 2016-06-27 2016-11-09 浙江大学 铁掺杂氮化碳/介孔石墨碳复合催化剂的制备方法、产品及应用
CN106669596A (zh) * 2017-01-06 2017-05-17 北京工业大学 Cnx改性硅藻土的制备和利用其吸附刚果红废水的方法
CN106807430A (zh) * 2017-03-24 2017-06-09 湖北工业大学 具有特殊包覆结构的g‑C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法
CN107970966A (zh) * 2017-11-14 2018-05-01 肇庆市华师大光电产业研究院 一种铁掺杂改性氮化碳光催化剂的制备及其制备方法和应用
CN108187610A (zh) * 2018-01-30 2018-06-22 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于污水处理的氮化碳-硅藻土的制备方法
CN108889327A (zh) * 2018-07-19 2018-11-27 西南石油大学 一种金属掺杂黑色非晶态氮化碳光催化材料的制备方法
CN110116016A (zh) * 2019-05-14 2019-08-13 广州大学 一种原位掺杂型铁系类芬顿催化剂及其合成方法和应用
CN111375370A (zh) * 2020-01-19 2020-07-07 北京工业大学 一种Fe-g-C3N4多功能纳米复合材料制备方法
CN111760569A (zh) * 2020-07-08 2020-10-13 合肥工业大学 一种复合光芬顿催化剂、制备方法及应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHUNQUAN LI ET.AL: "Facile synthesis of g-C3N4/montmorillonite composite with enhanced visible light photodegradationof rhodamine B and tetracycline", 《JOURNAL OF THE TAIWAN INSTITUTE OF CHEMICAL ENGINEERS》 *
WANG DAN-JUN ET.AL: "Synthesis of diatomite/g-C3N4 composite with enhanced visible-light-responsive photocatalytic activity", 《JOURNAL OF INORGANIC MATERIALS》 *
金瑞瑞等: "Fe掺杂g-C3N4的制备及其可见光催化性能", 《物理化学学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115228138A (zh) * 2022-07-21 2022-10-25 上海市农业科学院 一种低成本替代传统活性炭柱的二噁英净化专用柱及其应用
CN116196926A (zh) * 2023-02-23 2023-06-02 合肥工业大学 一种Cux+1Fe2O4/DE纳米复合材料及其制备方法、应用

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