Page 184 - 《精细化工》2022年第10期

·2118· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

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化为 CO 3 ，从而降低光催化效率 [32] 。其次，酸性条 如图 11a 所示，60 min 时，纯 g-C 3 N 4 及不同
件下 RhB 的结构更易通过去乙基化和羟基化过程降 Zr/g-C 3 N 4 对 MO 的降解率分别为 39.85%、71.64%、
解，而碱性条件下 RhB 仅通过脱乙基作用分解 [33] 。 82.76%、98.02%和 94.07%，可见随 Zr 掺杂量的提
所以，5Zr/g-C 3 N 4 在中性及酸性条件下对 RhB 中有 高，降解率出现先升高后降低的趋势，与降解 RhB
较好的降解效果。 情况相同，5Zr/g-C 3 N 4 降解率最高，约为纯 g-C 3 N 4
2.2.4 催化剂降解 MO 与 TC-HCl 的活性与对比 的 2.5 倍。如图 11b 所示，60 min 时，纯 g-C 3 N 4 及
不同催化剂对 MO（a）及 TC-HCl（b）的降解 不同 Zr/g-C 3 N 4 对 TC-HCl 的降解率分别为 58.30%、
活性见图 11。 74.91%、80.59%、84.47%和 64.77%，5Zr/g-C 3 N 4 降
解率约为纯 g-C 3 N 4 的 1.4 倍。
对降解 MO 与 TC-HCl 的数据按同样的拟合方
法得到速率常数（k 值），如表 1 所示，再结合图 8b
中数据，5Zr/g-C 3 N 4 降解 RhB、MO 与 TC-HCl 的速
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率常数分别为 0.08647、0.06927 和 0.03255 min ，
分别约为纯 g-C 3 N 4 的 8.3、7.1 和 2.2 倍，可见降解
RhB 具有一定优势。除此之外，还对比了其他元素
掺杂的 g-C 3 N 4 降解这 3 种污染物的情况，如表 2 所
示。多数研究中，光源功率为 300 W 及以上，与本研
究在相同污染物含量下比较，发现 5Zr/g-C 3 N 4 的降

解率或速率常数位于中等偏上水平，说明 5Zr/g-C 3N 4
光催化剂在降解污染物方面有一定的潜能。

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表 1 不同催化剂降解 MO 与 TC-HCl 的速率常数（min ）
Table 1 Rate constants of different catalysts for degradation
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of MO and TC-HCl (min )
1.25Zr/ 2.5Zr/ 5Zr/ 10Zr/
g-C 3N 4
g-C 3N 4 g-C 3N 4 g-C 3N 4 g-C 3N 4
MO 0.00971 0.02287 0.03122 0.06927 0.05096
TC-HCl 0.01472 0.02457 0.02879 0.03255 0.01783

图 11 不同催化剂对 MO（a）及 TC-HCl（b）的降解活性
Fig. 11 Degradation activities of different catalysts for 2.2.5 光催化稳定性评价
MO (a) and TC-HCl (b) 图 12 为 5Zr/g-C 3 N 4 降解 RhB 的稳定性实验。

表 2 不同元素掺杂 g-C 3 N 4 降解污染物的比较
Table 2 Comparison of degradation of pollutants by g-C 3 N 4 doping with different elements
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催化剂 光源 污染物 降解率 k/min 参考文献
5Zr/g-C 3N 4 (0.05 g) 250 W Na 灯 RhB: 10 mg/L, 100 mL 99.29%, 60 min 0.08647 本研究
Fe 掺杂 g-C 3N 4 (0.05 g) 400 W 卤素灯 RhB: 20 mg/L, 50 mL 99.50%, 120 min 0.0378 [34]
Y 掺杂 g-C 3N 4 (0.03 g) 500 W Xe 灯 RhB: 5 mg/L, 50 mL 100%, 110 min — [35]
P, Cl 共掺杂 g-C 3N 4 (0.05 g) 70 W Led 灯 RhB: 10 mg/L, 100 mL 99.32%, 120 min 0.047 [36]
5Zr/g-C 3N 4 (0.05 g) 250 W Na 灯 MO: 10 mg/L, 100 mL 98.02%, 60 min 0.06927 本研究
Fe 掺杂 g-C 3N 4 (0.05 g) 500 W Xe 灯 MO: 2 mg/L, 50 mL 90.30%, 30 min 0.08944 [37]
Zn 掺杂 g-C 3N 4 (0.05 g) 300 W Xe 灯 MO: 5 mg/L, 100 mL 95.0%, 240 min — [38]
P, S 共掺杂 g-C 3N 4 (0.05 g) 300 W Xe 灯 MO: 10 mg/L, 100 mL 73.25%, 60 min 0.02141 [39]
5Zr/g-C 3N 4 (0.05 g) 250 W Na 灯 TC-HCl: 20 mg/L, 100 mL 84.47%, 60 min 0.03255 本研究
P 掺杂 g-C 3N 4 (0.05 g) 300 W Xe 灯 TC-HCl: 50 mg/L, 50 mL 85.0%, 120 min 0.01544 [40]
Ba 掺杂 g-C 3N 4 (0.05 g) 150 W Xe 灯 TC: 20 mg/L, 50 mL 91.94%, 120 min 0.0175 [31]
N 自掺杂 g-C 3N 4 (0.05 g) 300 W Xe 灯 TC: 10 mg/L, 100 mL 81.74%, 60 min — [41]

注：“—”代表无数据。