多孔氮化碳纳米材料光催化降解莠去津的性能及机理研究

本文利用磷酸水热法制备了多孔氮化碳(PCN-H)纳米材料,通过紫外-可见吸光光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱和比表面积分析等多种手段表征催化剂的形貌、光学属性及结构特点等.在可见光照射下光催化降解除草剂莠去津,评价材料对莠去津的催化降解活性.分别测试最优化氮化碳材料在不同pH条件下对莠去津降解效率的变化,并分析催化剂用量和除草剂浓度对降解率的影响.结合活性物种捕获实验,阐述莠去津可见光降解的机理.通过材料表征结果分析,PCN-H表现为独特的多孔结构,比表面积分别是基础石墨型氮化碳(MCN)和磷酸浸泡氮化碳(PCN-S)的4.3倍和3.0倍.磷酸水热处理成功实现磷元素的掺杂,可见光利用率明显提高,1h内即可将莠去津降解率从18.4％提升至45.7％.酸性条件有助于PCN-H对莠去津催化降解.在PCN-H可见光催化降解莠去津的过程中,光致空穴和超氧自由基发挥主要作用.该方法制备的材料光能利用率高,避免了金属催化剂自身对环境的潜在污染,酸性条件下降解更为高效,有助于减轻农药污染对农业生态环境及非靶标生物造成的负面影响.