有機(jī)(g-C3N4)—無機(jī)(BiOI)半導(dǎo)體光催化劑的制備及其在模擬太陽光下降解內(nèi)分泌干擾物——雙酚A的應(yīng)用.pdf

1、雙酚A(BPA，2，2-bis(4-hydroxyphenyl)propane)是一種化工原料，主要用于聚碳酸酯和環(huán)氧樹脂等產(chǎn)品的合成。由于廣泛的生產(chǎn)和使用，大量的BPA被釋放到自然水體中。同時，研究發(fā)現(xiàn)BPA具有內(nèi)分泌干擾效應(yīng)，可誘導(dǎo)女性乳腺癌，男性前列腺炎等疾病的發(fā)生，還可以導(dǎo)致嬰幼兒性早熟。因此關(guān)于BPA有效降解技術(shù)（包括物理、化學(xué)和生物）的研究受到了普遍關(guān)注。TiO2光催化技術(shù)由于操作簡便、能耗低、反應(yīng)條件溫和、高效而又無毒等優(yōu)

2、點(diǎn)而具有較好的應(yīng)用前景。但是由于TiO2吸收的紫外光僅占太陽光譜的不到5％，為了更好的利用太陽能，開發(fā)具有可見光響應(yīng)的光催化劑具有重要的意義。
　　本文首先使用熱縮合聯(lián)合液相還原法合成了具有可見光響應(yīng)的光催化劑——金屬鈀摻雜介孔石墨相氮化碳，并將其應(yīng)用于水中BPA的降解。金屬鈀的摻雜增強(qiáng)了材料對光的吸收，抑制了光生電子和空穴的復(fù)合，從而促進(jìn)催化劑對BPA的光催化降解，最佳摻雜量為1.5％。研究結(jié)果顯示:0.5gL-1的1.5％-P

3、d/mpg-C3N4在模擬太陽光照射下，經(jīng)過6h將20mgL-1的BPA全部降解;金屬鈀的摻雜同時也增強(qiáng)了催化劑的光電性能，1.5％-Pd/mpg-C3N4的光電流強(qiáng)度是mpg-C3N4的2倍;1.5％-Pd/mpg-C3N4光催化劑在較寬的pH值范圍(3.08-11.00)內(nèi)保持良好的光催化降解效果;并具有很好的抗光腐蝕性，循環(huán)反應(yīng)十次依然具有很好的光催化活性。通過ESR-DMPO捕獲以及各種捕獲劑的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，表明在1.5％-Pd/m

4、pg-C3N4光催化降解BPA起作用的活性物種為羥基自由基，空穴和超氧自由基，并且以超氧自由基為主。
　　其次，通過一步溶劑熱反應(yīng)合成了一種新的復(fù)合材料Bi/BiOI，并采用XRD、FE-SEM、HR-TEM、FT-IR、UV-visDRS、XPS、比表面積及孔徑分布等測試手段對合成材料進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示通過控制溶劑熱反應(yīng)溫度和時間可以調(diào)控產(chǎn)物的化學(xué)組成、結(jié)晶度以及形貌。在180℃溶劑熱反應(yīng)24h合成出的催化劑（金屬鉍含量約1

5、2.5％）在模擬太陽光照射下對BPA具有最好的光催化降解活性，對40mgL-1的BPA光催化降解90min后，去除率可以達(dá)到92.8％，在同樣實(shí)驗(yàn)條件下，TOC去除率可以達(dá)到79.0％。光催化劑的用量、污染物初始濃度以及溶液初始pH值等實(shí)驗(yàn)條件均對BOI180-24降解BPA產(chǎn)生不同程度的影響。通過向反應(yīng)體系投加不同活性基團(tuán)捕獲劑，確定在BOI-180-24光催化降解BPA過程中起主要作用的活性物種為:光生空穴、超氧自由基以及單線態(tài)氧。

6、通過LC/MS/MS檢測降解中間產(chǎn)物(m/z=133)，推測BPA的降解歷程為:BPA經(jīng)活性物種氧化分解成4-異丙基苯酚以及對苯二酚或苯酚，進(jìn)一步被礦化為CO2和H2O。
　　最后，通過溶劑熱法合成了n型有機(jī)聚合物半導(dǎo)體MCN/p型無機(jī)半導(dǎo)體BiOI異質(zhì)結(jié)光催化劑，通過XRD，F(xiàn)E-SEM，HR-TEM，F(xiàn)T-IR，UV-visDRS，XPS，比表面積測試等對合成樣品的晶體結(jié)構(gòu)，形貌，組成，光吸收性能等進(jìn)行了相關(guān)表征。MCN和Bi

7、OI兩種半導(dǎo)體形成異質(zhì)結(jié)后伴隨著產(chǎn)生從n-MCN到p-BiOI的內(nèi)電場，它促進(jìn)了光生電子和空穴的有效分離。這使得所合成MCN/BiOI復(fù)合材料的光催化和光電化學(xué)性能都比單獨(dú)的MCN和BiOI要好，且在MCN摻入量為10％時所合成催化劑具有最佳的活性。1.0gL-1的10％-MCN/BiOI經(jīng)可見光照射240min能夠?qū)?0mgL-1BPA去除率可達(dá)90％;所合成MCN，BiOI以及MCN/BiOI復(fù)合光催化劑，在可見光激發(fā)下都可以產(chǎn)生光