氮化碳光催化降解水中双氯芬酸的机制研究

摘要

【目的】石墨相碳氮化合物（g-C₃N₄,GCN）在光催化降解水中有机污染物方面被广泛应用。传统的GCN由于比表面积低和活性位点少等问题限制了其实际应用。【方法】为改良氮化碳性能，以尿素为前驱体，采用热聚合法成功制备光催化剂氮化碳（PCN），利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等表征了PCN的形貌、元素组成、晶体结构、电化学性能等，并探究了其在模拟太阳光下对目标污染物双氯芬酸（DCF）的降解行为和机制。【结果】结果表明，PCN的比表面积（133.963 m²/g）明显高于传统GCN（2.605 m²/g），约为GCN的67倍。PCN（0.20 g/L）在pH为5时10 min内即可实现DCF（10 mg/L）100%的催化降解。自由基淬灭实验证实超氧自由基（·O₂^-）和羟基自由基（·OH）是主要的活性氧（ROSs）物种，通过基于福井指数的密度泛函理论（DFT）计算并结合中间产物的测定确定了DCF的降解路径。可重复利用实验表明，PCN能保持较高的稳定性，具有广阔的应用前景。

关键词

石墨相碳氮化合物 / 双氯芬酸 / 尿素 / 光催化 / 密度泛函计算