【摘 要】
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近年来,四环素的广泛应用和常规的水处理技术对四环素的不完全去除导致其在水环境中的传播。采用吸附和光催化技术可以有效去除废水中的四环素。本文采用水热-煅烧法制备g-C3N4/Ti O2催化剂,探究其对四环素的吸附和光催化降解性能,并提出g-C3N4/Ti O2去除四环素的吸附和光催化机理。催化剂制备实验表明,g-C3N4/Ti O2催化剂的最佳制备条件:g-C3N4与Ti O2的质量比为12:100
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近年来,四环素的广泛应用和常规的水处理技术对四环素的不完全去除导致其在水环境中的传播。采用吸附和光催化技术可以有效去除废水中的四环素。本文采用水热-煅烧法制备g-C3N4/Ti O2催化剂,探究其对四环素的吸附和光催化降解性能,并提出g-C3N4/Ti O2去除四环素的吸附和光催化机理。催化剂制备实验表明,g-C3N4/Ti O2催化剂的最佳制备条件:g-C3N4与Ti O2的质量比为12:100,煅烧温度为500℃,煅烧时间为2h。通过XRD、BET、SEM、TEM、XPS五种表征方法研究其结构和性质。由表征结果可知本实验制备的g-C3N4/Ti O2为锐钛矿。g-C3N4/Ti O2中C元素主要以C-C、C-（N）3、N-C=N存在,证实了g-C3N4的存在。加入g-C3N4后团聚现象缓解,孔容增大,说明以g-C3N4为载体能提高Ti O2的分散度并产生了更多的孔结构,提升对四环素的吸附和光催化降解性能。本研究以氙灯为光源（λ=280nm～1100nm）,进入了可见光范围。性能实验表明,采用纯Ti O2吸附和光催化降解70m L四环素溶液(10mg·L-1),投加量1g·L-1,暗吸附平衡时对四环素的去除率为31.76%。暗吸附30min后,氙灯照射下反应90min对四环素的去除率达到64.73%。同样条件下最佳g-C3N4/Ti O2催化剂的暗吸附率和去除率分别为36.77%和88.43%,吸附和光催化性能有所提高。g-C3N4/Ti O2重复利用四次后对四环素去除率保持在84.34%。g-C3N4/Ti O2在不同条件下对四环素的去除效果和可回收利用性表明它具有很高的实际应用潜力。由吸附实验可知,四环素在g-C3N4/Ti O2上的吸附是一个物理化学吸附过程。结合实验与表征分析,g-C3N4/Ti O2吸附和光催化活性增强主要是因为g-C3N4的加入减少了Ti O2的团聚,暴露更多的活性位点。而异质结的形成提高了可见光的吸收能力并加速了光生电子-空穴的分离。由淬灭实验和ESR表征分析可知,g-C3N4/Ti O2光催化反应中的主要活性物质是·O2-（贡献率为84.31%）。
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