Ce/TiO2/g-C3N4异质结的制备及光催化降解PFOA反应机制

• 作者: 唐力 夏静芬 常岩航 张妮 杨国靖 王冬波 胡煜钗 谢周云 赵博
• 来源期刊: 环境科学学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 光催化 全氟辛酸 二氧化钛 铈掺杂 氮化碳
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 950-958
• 页数: 9页
• 分类号: X703
• 语种: 中文
• DOI: 10.13671/j.hjkxxb.2019.0391

摘要

采用溶胶凝胶-超声混合法制备了铈/二氧化钛/石墨相氮化碳(Ce/TiO2/g-C3N4)异质结催化剂,通过透射电子显微镜(TEM)、X-射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等表征了复合材料的结构、晶相、活性基团和光吸收性能,并考察了可见光下该催化剂对模拟全氟辛酸(PFOA)废水的降解效果.结果表明,Ce/TiO2/g-C3 N4分散性好,粒径小于20 nm,金属Ce的掺入及TiO2/g-C3N4异质结的生成,有效抑制了光生电子和空穴对的复合,使复合光催化剂禁带宽度减小,光吸收范围增大,光催化性能得到明显提升.在pH值为2,PFOA浓度为4mg·L-1,催化剂投加量为1 g·L-1的条件下,可见光照射180 min后,可降解94.4％的PFOA,脱氟率为38.6％.降解过程符合准一级反应动力学,速率常数为0.522 h-1.通过HPLC-MS分析降解产物,同时结合氟元素物料平衡的计算结果,认为降解机制主要是以阴离子形式存在的PFOA吸附至表面带有大量正电荷的催化剂表面后,在光生空穴和活性自由基的作用下,以自由基机理逐步脱去CF2生成短链的PFCAs,同时生成氟离子.