有機(g-C3N4)—無機(BiOI)半導體光催化劑的制備及其在模擬太陽光下降解內分泌干擾物——雙酚A的應用.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)氧樹脂等產品的合成。由于廣泛的生產和使用，大量的BPA被釋放到自然水體中。同時，研究發(fā)現BPA具有內分泌干擾效應，可誘導女性乳腺癌，男性前列腺炎等疾病的發(fā)生，還可以導致嬰幼兒性早熟。因此關于BPA有效降解技術（包括物理、化學和生物）的研究受到了普遍關注。TiO2光催化技術由于操作簡便、能耗低、反應條件溫和、高效而又無毒等優(yōu)

2、點而具有較好的應用前景。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)具有可見光響應的光催化劑具有重要的意義。
　　本文首先使用熱縮合聯合液相還原法合成了具有可見光響應的光催化劑——金屬鈀摻雜介孔石墨相氮化碳，并將其應用于水中BPA的降解。金屬鈀的摻雜增強了材料對光的吸收，抑制了光生電子和空穴的復合，從而促進催化劑對BPA的光催化降解，最佳摻雜量為1.5％。研究結果顯示:0.5gL-1的1.5％-P

3、d/mpg-C3N4在模擬太陽光照射下，經過6h將20mgL-1的BPA全部降解;金屬鈀的摻雜同時也增強了催化劑的光電性能，1.5％-Pd/mpg-C3N4的光電流強度是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證實驗，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合成了一種新的復合材料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行表征。實驗結果顯示通過控制溶劑熱反應溫度和時間可以調控產物的化學組成、結晶度以及形貌。在180℃溶劑熱反應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，去除率可以達到92.8％，在同樣實驗條件下，TOC去除率可以達到79.0％。光催化劑的用量、污染物初始濃度以及溶液初始pH值等實驗條件均對BOI180-24降解BPA產生不同程度的影響。通過向反應體系投加不同活性基團捕獲劑，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檢測降解中間產物(m/z=133)，推測BPA的降解歷程為:BPA經活性物種氧化分解成4-異丙基苯酚以及對苯二酚或苯酚，進一步被礦化為CO2和H2O。
　　最后，通過溶劑熱法合成了n型有機聚合物半導體MCN/p型無機半導體BiOI異質結光催化劑，通過XRD，FE-SEM，HR-TEM，FT-IR，UV-visDRS，XPS，比表面積測試等對合成樣品的晶體結構，形貌，組成，光吸收性能等進行了相關表征。MCN和Bi

7、OI兩種半導體形成異質結后伴隨著產生從n-MCN到p-BiOI的內電場，它促進了光生電子和空穴的有效分離。這使得所合成MCN/BiOI復合材料的光催化和光電化學性能都比單獨的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經可見光照射240min能夠對20mgL-1BPA去除率可達90％;所合成MCN，BiOI以及MCN/BiOI復合光催化劑，在可見光激發(fā)下都可以產生光