CN114392729A - 一种多孔氮化碳-rgo-二氧化钛纳米带催化活化过硫酸盐的用途 - Google Patents
一种多孔氮化碳-rgo-二氧化钛纳米带催化活化过硫酸盐的用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114392729A CN114392729A CN202210058121.6A CN202210058121A CN114392729A CN 114392729 A CN114392729 A CN 114392729A CN 202210058121 A CN202210058121 A CN 202210058121A CN 114392729 A CN114392729 A CN 114392729A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- persulfate
- rgo
- titanium dioxide
- alpha
- 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.)
- Pending
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 33
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 30
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002127 nanobelt Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 230000004913 activation Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 24
- BFPYWIDHMRZLRN-SLHNCBLASA-N Ethinyl estradiol Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 BFPYWIDHMRZLRN-SLHNCBLASA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002074 nanoribbon Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 claims abstract 3
- CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L sodium persulfate Substances [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 50
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 34
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4-difluorophenoxy)pyridin-3-amine Chemical compound NC1=CC=CN=C1OC1=CC=C(F)C=C1F LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- BFPYWIDHMRZLRN-UHFFFAOYSA-N 17alpha-ethynyl estradiol Natural products OC1=CC=C2C3CCC(C)(C(CC4)(O)C#C)C4C3CCC2=C1 BFPYWIDHMRZLRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 34
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 34
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 abstract description 21
- 229960002568 ethinylestradiol Drugs 0.000 abstract description 19
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract description 13
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 29
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 23
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 17
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 17
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 17
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 12
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 6
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 3
- 229940040944 tetracyclines Drugs 0.000 description 3
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229960005489 paracetamol Drugs 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 239000012425 OXONE® Substances 0.000 description 1
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M Superoxide Chemical compound [O-][O] OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- VFNGKCDDZUSWLR-UHFFFAOYSA-N disulfuric acid Chemical class OS(=O)(=O)OS(O)(=O)=O VFNGKCDDZUSWLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- HJKYXKSLRZKNSI-UHFFFAOYSA-I pentapotassium;hydrogen sulfate;oxido sulfate;sulfuric acid Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[K+].OS([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.OS(=O)(=O)O[O-].OS(=O)(=O)O[O-] HJKYXKSLRZKNSI-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying 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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- 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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/18—Carbon
-
- 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
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- 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
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种多孔氮化碳‑RGO‑二氧化钛纳米带催化活化过硫酸盐的用途，属于过硫酸盐活化技术领域。本发明首先按专利(申请号201910460274.1)的方法，制备多孔氮化碳‑RGO‑二氧化钛纳米带，将所述多孔氮化碳‑RGO‑二氧化钛纳米带加入至模型有机污染物17‑α‑乙炔基雌二醇中，暗处搅拌120min，加入过硫酸盐，再开启氙灯，加滤光片进行可见光催化活化过硫酸盐氧化降解模型有机污染物17‑α‑乙炔基雌二醇。本发明只加入1mM过硫酸盐，降解6min时，6mg/L的17‑α‑乙炔基雌二醇的去除率达100％，比纯光催化降解去除率(20.89％)相比有了大幅提高。
Description
技术领域
本发明涉及过硫酸盐活化技术领域，特别是涉及一种多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带催化活化过硫酸盐的用途。
背景技术
光催化技术是一种最有开发前景的“环境友好型”的水处理技术，在太阳光的作用下，能将有机污染物降解成二氧化碳，水和有机小分子[1]。然而光催化剂常因存在光生电子-空穴对易复合，量子效率低，催化活性弱，限制其实际应用。为了解决这个问题，最近的研究显示把光催化剂用于活化过硫酸盐，可提高催化剂的催化活性。例如，石墨相氮化碳在可见光作用下产生的光生电子处于更低的导带电位(～-1.17eV)，易活化过硫酸盐，解离过硫酸盐中的过氧键(O-O)，产生硫酸根自由基(·SO4 -)、羟基自由基(·OH-)、超氧自由基(·O2 -)和空穴(h+)等活性物种，可快速降解四环素(TC)[2]和双酚A(BPA)等有机污染物[3]。相对于纯的光催化降解体系，当在体系中加入2mM或5mM的过二硫酸盐(PS)时，氮化碳/PS/可见光体系对TC或BPA的降解速率常数增加1.9倍和5倍。在此基础上，为了进一步提高氮化碳活化过硫酸盐的能力，研究人员还将g-C3N4与纳米TiO2颗粒结合，并在可见光照射下活化PS降解对乙酰氨基酚，与纯光催化体系相比，TiO2/g-C3N4/PS/可见光体系降解对乙酰氨基酚的速率常数增加13倍[4]。然而，TiO2/g-C3N4中的TiO2仅能接受来自g-C3N4导带中的光生电子，其不能接受可见光。基于此，研究人员[5]使用染料(D35)敏化策略制备新型D35-TiO2/g-C3N4催化剂，并在可见光作用下活化PS产生·SO4 -，·OH-，·O2 -和h+活性物种，当PS的用量为2mM时，15min内可实现15mg/L BPA的100％降解，D35-TiO2/g-C3N4/PS降解BPA速率常数是TiO2/g-C3N4的10.18倍。从以上可知，设计和制备新型催化剂，高效活化过硫酸盐产生活性物种，是高效去除有机污染物的关键，也是水环境污染物治理的重点之一。
专利申请人已经申请题为“一种高稳定性TiO2纳米带-RGO-多孔氮化碳复合光催化剂的制备方法”的专利(专利申请号201910460274.1)，虽然利用该方法制备的多孔氮化碳-RGO-TiO2纳米带已具有优异的催化活性。例如，当催化剂中的还原氧化石墨烯RGO的质量占为1％，多孔氮化碳与TiO2纳米带的质量比为8:1时，催化剂在可见光作用下90min可100％去除6mg/L有机模型污染物17-α-乙炔基雌二醇。然而，光催化剂还是存在光生电子-空穴对复合，抑制其催化活性的不足，而且未有报道利用该催化剂活化过硫酸盐降解有机污染物。
文献
[1]Wu F.,Li X.,Liu W.,Zhang S.,Highly enhanced photocatalyticdegradation of methylene blue over the indirect all-solid-state Z-scheme g-C3N4-RGO-TiO2 nanoheterojunctions,Appl.Surf.Sci.,405(2017)60-70.
[2]Sun H.,Guo F.,Pan J.,Huang W.,Wang K.,Shi W.,One-pot thermalpolymerization route to prepare N-deficient modified g-C3N4 for thedegradation of tetracycline by the synergistic effect of photocatalysis andpersulfate-based advanced oxidation process.Chem.Eng.J.,406(2021)126844-126856.
[3]Liu B.,Qiao M.,Wang Y.,Wang L.,Gong Y.,Guo T.,Zhao X.,Persulfateenhanced photocatalytic degradation of bisphenol A by g-C3N4nanosheetsundervisible light irradiation.Chemosphere,189(2017)115-22.
[4]Du X.,Bai X.,Xu L.,Yang L.,Jin P.,Visible-light activation ofpersulfate by TiO2/g-C3N4 photocatalyst toward efficient degradation ofmicropollutants.Chem.Eng.J.,384(2020)123245-123259.
[5]Yang L.,Bai X.,Shi J.,Du L.,Xu L.,Jin P.,Quasi-full-visible-lightabsorption by D35-TiO2/g-C3N4 for synergistic persulfate activation towardsefficient photodegradation of micropollutants.Appl.Catal.B:Environ.,256(2019)117759-117774.
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带催化活化过硫酸盐的用途。本发明专利把制备的多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带用于活化过硫酸盐氧化降解有机污染物，产生了h+、·O2 -和1O2三种具有超强氧化能力的活性物种，当催化剂中的多孔氮化碳、还原氧化石墨烯和二氧化钛纳米带的质量比为1:1:9时，过硫酸盐和催化剂的用量分别仅为1mM和0.8g/L时，6min内即可100％降解6mg/L模型污染物17-α-乙炔基雌二醇，与纯光催化体系相比，多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带/PS/可见光体系的催化活性有了显著提高，光催化活化体系(0.4644min-1)降解17-α-乙炔基雌二醇的动力学常数是光催化体系(0.01517min-1)的30.61倍。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明目的之一是提供一种多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带催化活化过硫酸盐的用途，在可见光作用下，将多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带光催化剂用于活化过硫酸盐氧化降解模型有机污染物17-α-乙炔基雌二醇。
进一步地，所述用途的应用方法为：将所述多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带光催化剂加入至模型有机污染物17-α-乙炔基雌二醇中，暗处搅拌120min达到吸附解吸平衡后，加入过硫酸盐，再开启氙灯，加滤光片进行可见光催化活化过硫酸盐氧化降解模型有机污染物17-α-乙炔基雌二醇。
进一步地，所述催化剂的剂量为0.1-1.0g/L；所述模型有机污染物17-α-乙炔基雌二醇的浓度为0.6-6mg/L；所述过硫酸盐的量为0.1-2mmol/L。
进一步地，所述过硫酸盐为过二硫酸钠、过二硫酸钾、过一硫酸钠和过一硫酸钾中的任意一种；所述滤光片>420nm。
本发明中，多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带光催化剂按照专利(申请号201910460274.1)的方法制备，限定光催化剂中多孔氮化碳、还原氧化石墨烯RGO和二氧化钛纳米带的质量占比，多孔氮化碳的质量占催化剂中的比例为10-80％，RGO的质量占催化剂中的比例为1-20％。
多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带光催化剂的制备过程为：
第一步，先称取5g商品二氧化钛P25悬浮在25mL 10mol/L的NaOH水溶液中，搅拌1h，转移至水热反应釜，400转/min搅拌条件下，180℃油浴反应72h，冷却，水洗至pH＝7，然后1mol/L的HCl溶液洗涤1h，过滤水洗3次，50℃下干燥24h，制得二氧化钛纳米带；
第二步，准确移10mL的2mg/mL氧化石墨烯溶液，然后加入水和乙醇的混合溶剂20mL，V水:V乙醇＝2:1，超声0.5h，剧烈搅拌下加入0.2g的二氧化钛纳米带，超声分散10min，在室温下搅拌2h，然后将悬浮液转移到聚四氟乙烯的高温高压反应釜中，在220℃条件下反应7h，自然冷却至室温，离心过滤，水洗3次，50℃下真空干燥24h，制得二氧化钛纳米带-RGO复合材料，其中RGO为10wt％；
第三步，称取10g尿素，将其置于石英坩埚中，用三氧化二铝(Al2O3)薄膜包裹，将其置于马弗炉中，在0.8mL/min氮气下500℃下焙烧2h，自然冷却至室温，研磨，制得Pg-C3N4；
第四步，称0.2g的二氧化钛纳米带-RGO复合材料，加入0.02g的Pg-C3N4研磨均匀混合后，将其置于石英坩埚中并在氮气保护下用氧化铝(Al2O3)薄膜包裹，在0.8mL/min氮气下400℃下焙烧2h，制得二氧化钛纳米带-RGO-多孔氮化碳，其中RGO质量比例为10wt％，Pg-C3N4的质量比例为10％。
所述商品二氧化钛P25为Evonik(德国)生产，其中锐钛矿相含量80％，金红石相含量20％，比表面积为50m2/g。
本发明公开了以下技术效果：
本发明利用已有方法制备了多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带，并把它应用于过硫酸盐活化技术去除有机污染物领域。即：在利用多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带光催化剂光催化降解模型有机污染物17-α-乙炔基雌二醇的过程中，只加入1mM过硫酸盐，降解6min时，6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇的去除率达100％，比纯光催化降解去除率(20.89％)相比有了大幅提高。光催化活化降解17-α-乙炔基雌二醇的速率常数是纯光催化体系的降解速率的30.61倍。此外，该体系降解模型有机污染物17-α-乙炔基雌二醇过程中，使用的过硫酸盐最小用量为0.1mM，远小于目前文献普遍报道的2-5mM，减少了硫酸根离子的排放可能造成的环境污染问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例3的催化剂C1R1T9光催化活化过二硫酸钠降解17-α-乙炔基雌二醇以及单纯光催化的曲线图；其中，a为时间曲线，b为相应的拟一级动力学曲线；注：Cq和Ct分别为吸附/解吸平衡时溶液中17-α-乙炔基雌二醇的浓度；
图2为实施例13的催化剂R1T9，实施例3的C1R1T9，实施例14的C5R1T9，实施例15的C10R1T9，实施例16的C20R1T9和实施例17的C40R1T9光催化活化过二硫酸钠降解17-α-乙炔基雌二醇的时间曲线；
图3为催化剂C1R1T9光催化活化过二硫酸钠降解17-α-乙炔基雌二醇的去除率，其中过二硫酸钠的量为1mmol/L，17-α-乙炔基雌二醇的浓度为6mg/L，光源为500W氙灯(>420nm)，催化剂的用量分别为0(不加催化剂)，0.10g/L，0.25g/L，0.50g/L，0.80g/L和1.00g/L；
图4为催化剂C1R1T9光催化活化过二硫酸钠降解17-α-乙炔基雌二醇的去除率，其中催化剂的量为0.5g/L，17-α-乙炔基雌二醇的浓度为6mg/L，光源为500W氙灯(>420nm)，过二硫酸钠的量分别为0(不加)，0.10mmol/L，0.5mmol/L，1mmol/L，1.5mmol/L和2mmol/L。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
实施例中，R1T9光催化剂是指不含多孔氮化碳，且还原氧化石墨烯RGO与二氧化钛纳米带的质量比为1:9，C1R1T9，C5R1T9，C10R1T9，C20R1T9和C40R1T9光催化剂是指多孔氮化碳，还原氧化石墨烯RGO和二氧化钛纳米带的质量比分别为1:1:9，5:1:9，10:1:9，20:1:9和40:1:9。
实施例1
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C1R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.1g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解6min时，去除率为41.95％，降解45min去除率达100％。
实施例2
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C1R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.25g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解6min时，去除率为65.81％，降解30min时达100％。
实施例3
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C1R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.5g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解6min时，去除率为95.87％，降解9min时达到100％。
实施例4
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C1R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.8g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解6min时，去除率为100％。
实施例5
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C1R1T9光催化剂，使催化剂含量为1.0g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解6min时，去除率为100％。
实施例6
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C1R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.5g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为0.1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解6min时，去除率为79.39％，降解12min时达到100％。
实施例7
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C1R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.5g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为0.5mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解6min时，去除率为95.91％，降解9min时达到100％。
实施例8
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C1R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.5g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1.5mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解6min时，去除率为100％。
实施例9
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C1R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.5g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为2mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解3min时，去除率为87.88％，降解6min时达到100％。
实施例10
用移液管移取50.00ml 0.6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C1R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.5g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解3min时，去除率为100％。
实施例11
用移液管移取50.00ml 1.5mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C1R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.5g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解3min时，去除率为100％。
实施例12
用移液管移取50.00ml 3mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C1R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.5g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解3min时，去除率为100％。
实施例13
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.5g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解6min时，去除率为62.13％，降解15min时达到100％。
实施例14
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C5R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.5g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解6min时，去除率为67.44％，降解12min时达到100％。
实施例15
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C10R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.5g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解3min时，去除率为65.17％，降解12min时达到100％。
实施例16
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C20R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.5g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解3min时，去除率为56.32％，降解30min时达到100％。
实施例17
用移液管移取50.00ml 6mg/L的17-α-乙炔基雌二醇溶液于50mL的石英试管中，加入C40R1T9光催化剂，使催化剂含量为0.5g/L，加入磁力搅拌子，于暗处搅拌2h达到吸附解吸平衡，加入一定量的过二硫酸钠，使其浓度为1mmol/L，开启500W的氙灯，加滤光片(>420nm)，进行光催化降解实验，降解6min时，去除率为48.07％，降解15min时达到100％。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带催化活化过硫酸盐的用途，其特征在于，所述多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带用于活化过硫酸盐氧化降解17-α-乙炔基雌二醇。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述用途的应用方法为：将所述多孔氮化碳-RGO-二氧化钛纳米带加入至17-α-乙炔基雌二醇中，暗处搅拌120min，加入过硫酸盐，再开启氙灯，加滤光片进行可见光催化活化过硫酸盐氧化降解17-α-乙炔基雌二醇。
3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，所述催化剂的剂量为0.1-1.0g/L；所述17-α-乙炔基雌二醇的浓度为0.6-6mg/L；所述过硫酸盐的量为0.1-2mmol/L。
4.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，所述过硫酸盐为过二硫酸钠、过二硫酸钾、过一硫酸钠和过一硫酸钾中的任意一种；所述滤光片>420nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210058121.6A CN114392729A (zh) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 一种多孔氮化碳-rgo-二氧化钛纳米带催化活化过硫酸盐的用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210058121.6A CN114392729A (zh) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 一种多孔氮化碳-rgo-二氧化钛纳米带催化活化过硫酸盐的用途 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114392729A true CN114392729A (zh) | 2022-04-26 |
Family
ID=81231801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210058121.6A Pending CN114392729A (zh) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 一种多孔氮化碳-rgo-二氧化钛纳米带催化活化过硫酸盐的用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114392729A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170173571A1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | Soochow University | Composite material used for catalyzing and degrading nitrogen oxide and preparation method and application thereof |
| CN109174154A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-01-11 | 浙江大学 | 一种碳化氮的掺杂改性方法及降解废水中抗生素的应用 |
| CN110152710A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-23 | 云南民族大学 | 一种高稳定性TiO2纳米带-RGO-多孔氮化碳复合光催化剂及其制备方法 |
| WO2019239129A1 (en) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | Oxford University Innovation Limited | Photocatalyst and use thereof |
| CN111604077A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-09-01 | 太原理工大学 | 一种降解氨氮的g-C3N4/Gr/TiO2 Z体系光催化材料及其制备方法和应用 |
| CN111804322A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-10-23 | 嘉兴学院 | 一种活化过硫酸盐的氮掺杂石墨烯负载氮化碳复合材料的制备方法及其应用 |
| US20210170383A1 (en) * | 2019-12-10 | 2021-06-10 | Chinese Research Academy Of Environmental Sciences | Visible light catalyst, preparation and application thereof |
-
2022
- 2022-01-19 CN CN202210058121.6A patent/CN114392729A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170173571A1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | Soochow University | Composite material used for catalyzing and degrading nitrogen oxide and preparation method and application thereof |
| WO2019239129A1 (en) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | Oxford University Innovation Limited | Photocatalyst and use thereof |
| CN109174154A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-01-11 | 浙江大学 | 一种碳化氮的掺杂改性方法及降解废水中抗生素的应用 |
| CN110152710A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-23 | 云南民族大学 | 一种高稳定性TiO2纳米带-RGO-多孔氮化碳复合光催化剂及其制备方法 |
| US20210170383A1 (en) * | 2019-12-10 | 2021-06-10 | Chinese Research Academy Of Environmental Sciences | Visible light catalyst, preparation and application thereof |
| CN111804322A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-10-23 | 嘉兴学院 | 一种活化过硫酸盐的氮掺杂石墨烯负载氮化碳复合材料的制备方法及其应用 |
| CN111604077A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-09-01 | 太原理工大学 | 一种降解氨氮的g-C3N4/Gr/TiO2 Z体系光催化材料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BOCHUAN LIU ET AL.: "Persulfate enhanced photocatalytic degradation of bisphenol A by g-C3N4 nanosheets under visible light irradiation", 《CHEMOSPHERE》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Preparation and performances of mesoporous TiO2 film photocatalyst supported on stainless steel | |
| CN108671905B (zh) | 一种用于污水处理的光催化剂的制备方法 | |
| US10717120B2 (en) | Sand/water remediation method with a photocatalytic fuel cell | |
| CN101844077B (zh) | 具有可见光活性的碳氮改性纳米二氧化钛薄膜的制备方法 | |
| CN108579732B (zh) | 一种中空核壳介孔结构的Pt@ZrO2光热催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN109621974B (zh) | 一种CuMn2O4/rGO复合材料臭氧催化氧化除污染水处理方法 | |
| CN108355686A (zh) | 一种PtO/Pt4+-BiOCl光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105561969B (zh) | 一种多孔TixSn1-xO2固溶体微球的制备和应用 | |
| CN114392729A (zh) | 一种多孔氮化碳-rgo-二氧化钛纳米带催化活化过硫酸盐的用途 | |
| CN105013448B (zh) | 一种二氧化钛/壳聚糖层层自组装复合薄膜材料的制备及应用 | |
| CN104368338A (zh) | 一种具有氨基修饰的Pd/TiO2光催化剂的制备方法 | |
| CN109701511A (zh) | 一种分形结构氧化钛的制备方法 | |
| CN110215915A (zh) | 一种蛭石/硅藻土基多孔陶瓷光催化板的制备方法 | |
| CN113509951A (zh) | 一种可见光催化纳米材料的制备方法及其应用 | |
| CN115155624A (zh) | 用于可见光催化除醛的异质结复合材料及其制备方法以及可见光催化降解VOCs的方法 | |
| CN100464848C (zh) | 用于处理染料废水的TiO2/13X分子筛复合材料的制备方法 | |
| CN107673441B (zh) | 一种在紫外灯光源照射下对罗丹明b的降解方法 | |
| CN114377719B (zh) | 一种多孔氮化碳-RGO-BiOI催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107661698A (zh) | 铁铜双金属负载介孔碳氧化铝复合陶瓷膜材料的制备方法及其应用 | |
| CN110585905B (zh) | 一种光催化降解油烟的燃料电池装置及其工作方法 | |
| CN113304742A (zh) | 一种Ti3+自掺杂TiO2载活性炭的光催化材料的制备方法 | |
| CN102125824A (zh) | 制备碳掺杂介孔TiO2膜的方法 | |
| CN114160129A (zh) | 二氧化钛/多孔碳负载型复合光催化剂的制备方法 | |
| CN108906032B (zh) | 一种GOQDs/TiO2/WO3光催化剂的制备及其应用 | |
| CN113441001A (zh) | 一种复合光催化材料在光催化降解甲醛中的应用 |
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 |