氮化碳空心微球的结构调控及其光催化氧化还原性能

饮用水中的 Ｃｒ（ＶＩ）浓度超过 ００５ｐｐｍ时会 对人类产生致命的毒性、致突变性和致癌活性，被
美国环 境 保 护 局 （ＵＳＥＰＡ）列 为 优 先 污 染 物 质 之 一［１］．因此，在废水净化过程中，对 Ｃｒ（ＶＩ）的还原
收稿日期：２０１７－０６－１９ 修回日期：２０１８－０１－１６ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（２１５０３０９６）；江苏省自然科学基金资助项目（ＢＫ２０１４０５０７） 作者简介：崔言娟（１９８４—），女，博士，讲师，研究方向为环境及能源光催化．Ｅｍａｉｌ：ｙｊｃｕｉ＠ｊｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ 引文格式：崔言娟，王愉雄，杨传峰，等．氮化碳空心微球的结构调控及其光催化氧化还原性能［Ｊ］．江苏科技大学学报（自然科学版），２０１９，
氮化碳空心微球的结构调控及其光催化氧化还原性能
崔言娟，王愉雄，杨传峰，陈芳艳
（江苏科技大学 环境与化学工程学院，镇江 ２１２００３）
摘 要：以乙腈为溶剂，通过改变前驱物三聚氰氯和二聚氰胺的比例来调控氮化碳 （ＣＮ）空心球．采用 Ｘ－射线衍射 （ＸＲＤ）、扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、傅里叶红外（ＦＴＩＲ）和紫外可见漫反射（ＵＶ－ＶｉｓＤＲＳ）对材料的晶相、形貌以及光吸收性 质进行了详细分析．结果表明，通过改变前驱物的比例可以对 ＣＮ空心球进行调控．以氙灯为光源，通过降解 ＭＯ和还原 Ｃｒ （ＶＩ）对调控的 ＣＮ空心球活性进行测试；通过改变 Ｃｒ（ＶＩ）溶液的 ｐＨ值来改善还原 Ｃｒ（ＶＩ）的效率并研究了其机理．同时对 甲基橙（ＭＯ）的光催化降解和 Ｃｒ（ＶＩ）的光催化还原之间的相互作用进行了考察，适当降低 Ｃｒ（ＶＩ）溶液 ｐＨ值能够提高其 光催化还原率．通过自由基捕获实验得知在 ＣＮ光催化还原 Ｃｒ（ＶＩ）过程中起主要作用的是 ｅ－和·Ｏ２－．在 Ｃｒ（ＶＩ）／ＭＯ／ＣＮ 空心球体系中，Ｃｒ（ＶＩ）和 ＭＯ对双方的光催化过程都有促进作用．一定浓度的 ＭＯ加入后，对降解 ＭＯ和还原 Ｃｒ（ＶＩ）都具 有促进作用． 关键词：氮化碳；光催化；有机污染物；重金属 中图分类号：Ｏ６４９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－４８０７（２０１９）０１－０１００－０６
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣＮｈｏｌｌｏｗｓｐｈｅｒｅｓｗｅｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｐｒｅｃｕｒｓｏｒｃｙａｎｕｒｉｃｃｈｌｏｒｉｄｅａｎｄｄｉｃｙａｎｄｉａ ｍｉｄｅｉｎａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅａｓｓｏｌｖｅｎｔ．Ｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｐｈａｓｅｓ，ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ａｎｄｏｐｔｉｃａｌａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ），ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），Ｆｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｒａ ｒｅｄ（ＦＴＩＲ）ａｎｄＵＶ－Ｖｉｓｄｉｆｆｕｓｅｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ（ＵＶ－ＶｉｓＤＲＳ）ａｎａｌｙｓｉｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆＣＮ ｈｏｌｌｏｗｓｐｈｅｒｅｓｉｓｃｈａｎｇｅｄｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｐｒｅｃｕｒｓｏｒ．Ｕｓｉｎｇｘｅｎｏｎｌａｍｐａｓｔｈｅｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅ，ｔｈｅｃｏｎ ｔｒｏｌｌｅｄＣＮｈｏｌｌｏｗｓｐｈｅｒｅａｃｔｉｖｉｔｙｗａｓｔｅｓｔｅｄｂｙｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＭＯａｎｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＣｒ（ＶＩ）．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ， ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＣｒ（ＶＩ）ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｐＨｖａｌｕｅｏｆＣｒ（ＶＩ）ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａ ｎｉｓｍ ｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＭＯ ａｎｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＣｒ （ＶＩ）ｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＩｔｉｓｐｏｓｓｉｂｌｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒａｔｅｏｆＣｒ（ＶＩ）ｗｈｅｎｐＨ ｖａｌｕｅｉｓ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｌｙｒｅｄｕｃｅｄ．ＩｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｍａｉｎｒｏｌｅｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＣｒ（ＶＩ）ｉｓ ｐｌａｙｅｄｂｙｅ－ａｎｄ·Ｏ２－．ＩｎｔｈｅＣｒ（ＶＩ）／ＭＯ／ＣＮｈｏｌｌｏｗｓｐｈｅｒｅｓｙｓｔｅｍ，Ｃｒ（ＶＩ）ａｎｄＭＯｐｒｏｍｏｔｅｂｏｔｈｐｈｏｔｏ ｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．ＷｅｆｏｕｎｄｔｈａｔａｆｔｅｒｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｃｅｒｔａｉｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＭＯ，ｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＭＯａｎｄ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＣｒ（ＶＩ）ｈａｖｅａｃａｔａｌｙｔｉｃｅｆｆｅｃｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｎｉｔｒｉｄｅ，ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ，ｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ，ｈｅａｖｙｍｅｔａｌ
Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎａｎｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｄｏｘ
ｐｒｏｐｅａｎｊｕａｎ，ＷＡＮＧＹｕｘｉｏｎｇ，ＹＡＮＧＣｈｕａｎｆｅｎｇ，ＣＨＥＮＦａｎｇｙａｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２００３，Ｃｈｉｎａ）
第 ３３卷第 １期 ２０１９年 ２月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕ
Ｕｎｉ江ｖｅｒ苏ｓｉｔｙ科ｏ技ｆＳ大ｃｉｅ学ｎｃｅ学ａ报ｎｄ（自Ｔｅｃ然ｈｎ科ｏｌｏ学ｇｙ版（Ｎ）ａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） ＶｏＦｌｅｂ３．３２０Ｎ１ｏ９１
ＤＯＩ：１０．１１９１７／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－４８０７．２０１９．０１．０１６