Page 110 - 《精细化工》2020年第11期
P. 110

·2256·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            对生态可持续发展以及人类身体健康造成极大威胁                             技中国有限公司；高性能多通道全自动比表面积及
            [4-5] 。                                            孔隙度分析仪 TriStarⅡ列，美国麦克仪器公司；Cary
                 光催化技术既可以利用太阳能分解水产生清洁                          Eclipse 型荧光分光光度计，美国 Varian 公司；JSM-
            的氢能，也可以利用太阳能降解环境中的污染物                     [6-7] 。  6390LV 低真空扫描电子显微镜，日本电子株式会社。
            在各种技术中，利用太阳能的催化降解技术被认为                             1.2   材料的制备
                                                                                     +
            是一种极具前途的环境修复策略               [8-9] 。与传统方法相         1.2.1    g-C 3 N 4 （CN）和 K 掺杂 g-C 3 N 4 （K-CN-0.06）
            比，光催化技术具有显著的优势，利用太阳能在常                                   的制备
            温常压下分解有机污染物，固定转化 CO 2 等，操作                             将 0.207 g（0.0015 mol）的 K 2 CO 3 溶于 30 mL
            方便、成本较低、且对污染物适应性好                   [10] 。其中，      去离子水中，然后再加入 6.300  g（0.05  mol）三聚
            石墨相氮化碳（g-C 3 N 4 ）能够实现对可见光的利用                      氰胺，充分混合均匀。将得到的悬浊液在 60  ℃下
            （能带宽度为 2.7 eV），具有化学稳定性和热稳定性                        将水分烘干、研磨，得到混合的固体前驱体。将固
            好、来源丰富、无毒等优点             [11-13] ，已成为光催化领          体前驱体放入带盖的坩埚中，置于管式炉中，在氮
            域的研究热点。但 g-C 3 N 4 在具体的应用中还存在光                     气气氛下于 550  ℃焙烧 2 h，升温速率为 5  ℃/min。
                                                                                                     +
            生电子和空穴复合速率较快、可见光利用率低及比                             待室温后，取出坩埚，得到黄色固体 K 掺杂的
                                                                                                      +
            表面积小     [14] 等突出问题。因此，探索制备比表面积                    g-C 3 N 4 ，记为 K-CN-0.06，其中，0.06 为 K 与三聚
                                                                                                    +
            大且在可见光下光催化活性良好的 g-C 3 N 4 复合材料                     氰胺的物质的量比。纯 g-C 3 N 4 是在没有 K 掺杂时相
            具有重要的意义。近年来，为了改善 g-C 3 N 4 的光催                     同参数下制备得到的，记为 CN。将样品进行研磨、
            化性能，众多研究者从元素掺杂、形貌调控、半导                             过 200 目筛，取 200~250 目部分，得到淡黄色固体
            体复合及染料敏化等          [15-19] 方面进行探索。                 粉末，备用。
                 本文拟以水性油墨废水絮凝污泥               [20] 、三聚氰胺       1.2.2    AC 和 AC/K-CN 的制备
                                                     +
            和 K 2 CO 3 为原料，采用两步煅烧法来制备 K 掺杂                         将 150  mL 水性油墨废水置于烧杯中，缓慢加
            g-C 3 N 4 污泥基复合材料（AC/K-CN），将 g-C 3 N 4 负           入 3.000 g 上述得到的 K-CN-0.06，搅拌均匀后，逐
            载到碳化污泥（AC）上，不仅有利于回收，还可以                            滴滴加 NS-1 絮凝剂（12 滴），搅拌至水性油墨废水
            实现以废治废的目的。可见光条件下，以阳离子蓝                             絮凝，然后在 70  ℃下热固化 30 min，过滤，60  ℃
            X-GRRL 为目标污染物，考察 AC/K-CN 的光催化活                     烘干，研磨，放入坩埚中，置于管式炉中，在氮气
            性和稳定性。                                             气氛下于 550  ℃焙烧 2  h，升温速率为 5  ℃/min。
                                                               冷却至室温，取出样品，去离子水洗至中性，60  ℃
            1    实验部分                                          烘干、筛分，过 200 目筛，取 200~250 目部分，得
                                                               到黑色固体粉末 AC/K-CN，其中，m(AC)∶m(K-CN-
            1.1    试剂与仪器
                                                               0.06)=5∶2，同条件下，直接得到的 AC，为黑色固
                 水性油墨废水取自青岛某外资包装材料印花                           体粉末。
                                             4
                                                    4
            厂，主要水质指标如下：COD为1.2×10 ~1.3×10 mg/L，                1.3    结构表征与性能测试
                         4
            色度约 5.0×10 倍，pH=6~7；NS-1 絮凝剂，按参考                   1.3.1    XRD 表征
            文献  [21] 自制；K 2 CO 3 ，AR，上海埃彼化学试剂有限
                                                                  XRD 测试是在室温下，使用 Cu  K α 辐射（λ=
            公司；三聚氰胺，AR，天津市恒兴化学试剂制造有                            0.15418 nm）作为辐射源，工作电压为 40 kV，工作
            限公司；阳离子蓝 X-GRRL，AR，天津市北联精细
                                                               电流 40 mA，扫描范围 10°~80°，扫描速度 5 (°)/min。
            化学品开发有限公司；对苯醌（BQ）、草酸铵（AO），                         1.3.2    UV-Vis DRS 表征
            AR，上海麦克林生化科技有限公司；异丙醇（IPA），                             采用紫外-可见分光光度计，扫描范围 200~
            AR，天津市富宇精细化工有限公司。                                  700 nm，分辨率为 1 nm。
                 OTF-1200X 型开启式管式炉，合肥科晶材料技                     1.3.3    FTIR 表征
            术有限公司；TU-1810 型紫外-可见分光光度计，北                            采用傅里叶变换红外光谱仪测试样品的 FTIR
            京普析通用仪器有限责任公司；光化学反应仪，上                             谱图，将样品粉末和 KBr 混合压片成型进行测试。
            海仁弗环保科技有限公司；Ultima  ⅣX 射线衍射仪，                      1.3.4    XPS 表征
            日本理学株式会社；Hitachi U-3900H 紫外分光光度                        采用 X 射线光电子能谱仪对样品进行压片测
            计，日立高新技术公司；IR-42 傅里叶变换红外光谱                         试，进行元素分析。
            仪，天津市能谱科技有限公司；Thermo  Scientific                   1.3.5    PL 表征
            ESCALAB Xi+ X 射线光电子能谱仪，赛默飞世尔科                          采用荧光分光光度计在室温下对样品进行测
   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115