碳钾共掺杂氮化碳光催化降解非甾体类抗炎药的性能及机理研究

摘要：

以太阳能为驱动力的光催化氧化技术被认为是消除水体中非甾体抗炎药(NSAIDs)的一种极具前景的技术.氮化碳(CN)由于具有良好的可见光吸收能力和生物相容性而备受关注.然而传统的一步热聚合法所制备的CN存在光吸收能力弱和电子-空穴对复合率高等缺点,限制了其在光催化领域的应用.为此,本研究分别以2,4,6-三胺嘧啶和氯化钾作为碳源和钾源,采用一步缩聚法制备了碳钾共掺氮化碳(KCCN)催化剂,并探究了其在可见光下对水体中NSAIDs的降解性能和反应机制.结果表明,碳和钾的协同作用使得氮化碳的导带位置从-1.28 eV上移至-1.76 eV,有效地增强了其还原能力.同时,碳的引入有效促进了光生载流子的空间分离,抑制了电子-空穴对的复合.光催化性能实验表明,双氯芬酸(DCF)的降解速率常数从CN体系的0.0015 min-1提高至KCCN体系的0.13 min-1,其性能提高倍数高达86.7倍.自由基检测实验表明,超氧自由基、电子和单线态氧为光催化体系的主要活性物种.此外,溶液的初始pH及水体中的共存离子对KCCN体系的活性无显著影响,而天然水体对DCF的降解起到促进作用.急性毒性实验结果表明,KCCN光催化体系能显著降低DCF水体的毒性.本研究所得结果可望为绿色高效光催化材料的设计制备以及含NSAIDs实际废水的处理提供新思路.

关键词：氮化碳(CN)、碳钾共掺杂、双氯芬酸(DCF)、光催化活性、降解机理

所属期刊栏目：43

分类号：X703(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;广州市科技计划项目

在线出版日期：2023-10-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：14-27