Page 114 - 《精细化工》2020年第11期

·2260· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

度为 20 mg/L 的阳离子蓝 X-GRRL 染液 150 min 进 1.4 节，捕获剂浓度均为 1 mmol/L，考察不同捕获
行催化降解实验，结果见图 7a。此外，所有样品的 剂对 X-GRRL 的降解率的影响，结果见图 8。从图
降解速率通过 1.4 节中式（2）进行计算，直线的斜 8 可见，含 IPA、AO 和 BQ 体系中，阳离子蓝 X-GRRL
率即为速率常数 k，结果见图 7b。 的降解率分别为 88.12%、65.68%、53.06%，表明在
降解阳离子蓝 X-GRRL 过程中起主要作用的活性物
2–
+
种是•O 和 h 。

图 8 不同捕获剂对 AC/K-CN 光催化降解阳离子蓝
X-GRRL 的影响
Fig. 8 Effects of different capture agents on the photocatalytic
degradation of cationic blue X-GRRL by AC/K-CN

由此可以推断，AC/K-CN 降解阳离子蓝 X-GRRL
可能的机理如图 9 所示。在可见光照射下，AC/K-CN
受到激发，产生光生电子-空穴对，而位于导带（CB）

上的电子可以迁移到 AC 表面，有效地提高光生电
图 7 可见光下催化剂对阳离子蓝 X-GRRL 的降解曲线
子和空穴的分离，抑制光生电子与空穴复合，延长
（a）及一级动力学曲线（b） –
Fig. 7 Degradation curves (a) and first-order kinetic 了光生载流子寿命，提高光催化效果。e 与溶于水
2–
curves (b) of cationic blue X-GRRL by the catalysts 中的 O 2 发生还原反应生成•O ，是降解阳离子蓝
under visible light irradiation X-GRRL 的主要活性物质。与此同时，价带（VB）
上也发生着降解反应，因为 h 也具有很强的氧化性，
+
由图 7a 可知，空白组（即没有添加任何催化剂）
对降解阳离子蓝 X-GRRL 也起到一定作用。
中阳离子蓝 X-GRRL 几乎没有分解，可以忽略。

与 CN 相比，K-CN-0.06 对阳离子蓝 X-GRRL 的催
化降解效果明显提高，说明 K-CN-0.06 的光催化
+
活性要比 CN 高，主要是因为 K 掺杂使 g-C 3 N 4 的
吸收边界线红移，并且提高光生电子和空穴的分
离效率。AC/K-CN 对阳离子蓝 X-GRRL 的降解率
为 99.09%，分别比 AC（55.92%）和 CN（52.33%）
的提高了 43.17%和 46.76%，表明 AC/K-CN 的光
催化效果最好。从图 7b 中可以看出，CN 的速率常
+
–1
数为 0.00279 min ，K 掺杂后，K-CN-0.06 的速率
–1
常数为 0.00767 min ，AC/K-CN 的速率常数最高，
–1
为 0.02734 min ，其反应速率常数约为 CN 的 9.8
倍。这主要是因为，AC/K-CN 的比表面积大，可有效 图 9 AC/K-CN 对阳离子蓝 X-GRRL 的光催化降解机理图
Fig. 9 Photocatalytic degradation mechanism of cationic
地提高光生电子和空穴的分离，提高其光催化活性。 blue X-GRRL by AC/K-CN composite
2.3 光催化降解机理
2–
+
在光催化降解污染物中，•OH、h 和•O 是主要 2.4 AC/K-CN 的稳定性
的活性物种。为了探究 AC/K-CN 的催化机理，采用 为了探究所制备的 AC/K-CN 复合催化剂的稳
IPA、AO 和 BQ 3 种捕获剂进行研究。实验条件同 定性，仍用 500 W 氙灯模拟日光，对质量浓度为