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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213343720305686

文章摘要 

      通過將芬頓狀催化劑固定在碳纖維氈(CF)表面上，合成了工業應用的Fe (II)/Fe(III) 摻雜的g-C₃N₄光催化劑。FTIR，XDR，FE-SEM，BET，XPS和元素映射等不同技術可用于證明其形態特征。結果表明，氧化鐵的存在擴展了g-C₃N₄網絡的比表面積。MB和RhB(作為陽離子)和MO(作為陰離子有機污染物)的光降解表明FeCl₃/三聚氰胺摩爾比為(1:5)時表現出最高的光催化活性。在H₂O₂的存在下，可見光可以提高催化劑上芬頓樣反應的速率。自由基清除劑實驗表明，乙二胺四乙酸和異丙醇作為空穴和羥基自由基清除劑會大大降低該過程的效率。最終催化劑Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF經過5個循環后穩定且有效。因此，制備的催化劑可作為廢水處理中的有效催化劑。

創新點ong>

• 合成了工業應用的Fe(II)/Fe(III)摻雜的g-C₃N₄光催化劑。

• 報道了MB和RhB作為陽離子的光降解和MO作為陰離子有機污染物的光降解。

• 最終催化劑，即Fe-g-C₃N₄ (1:5)/CF，經過5個循環后穩定且有效。

圖1.(a)CF;(b)g-C₃N₄ /CF;(c-d)Fe-g-C₃N₄ (1:5)/CF的FESEM圖。

圖2.Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF的元素映射圖。

圖3.(a)CF, g-C₃N₄, g-C₃N₄/CF, Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF;(b) Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF, Fe₃O₄,Fe₂O₃和Fe的XRD圖譜。

圖4.Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF催化劑的FT-IR光譜

圖5.CF,g-C₃N₄/CF和Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF的C 1s和N 1s反褶積XPS光譜曲線。

圖6.Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF的O 1s和Fe 2p的反卷積XPS光譜。

圖7.光照下的Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF催化劑(40 mg)和H2O2(0.08 M), pH=7下降解MB (10 ppm, 100 mL)后的UV-vis吸收光譜和相應的峰強度。

圖8.(a)Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF催化劑中Fe含量的優化。(b)Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF催化劑中三聚氰胺用量的優化。所有反應均在光照和相似條件下進行: MB (10 ppm, 100 mL)和H₂O₂(0.08 M), pH=7。

圖9.(a)pH值對MB降解和Fe浸出的影響, H₂O₂(0.08 M), pH=7。(b)H₂O₂量的優化。所有反應均在光照和相似條件下進行：MB(10 ppm, 100 mL)和Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF催化劑(40 mg)。

圖10.(a)Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF催化劑，光和H₂O₂對MB降解的影響，pH=7。(b) -ln(Ct/C0)圖與MB降解時間的關系，pH=7。

圖11.連續運行四次后，Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF的可重復使用性。反應條件MB(10 ppm, 100 mL)和Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF催化劑(40 mg)，H₂O₂(0.08 M)和光照，pH=7。

圖12.使用Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF催化劑(40 mg)，pH=7，H₂O₂(0.08 M)和光對a)MO (10 ppm, 100 mL), (b)RhB(10 ppm, 100 mL)降解時的UV-vis吸收光譜和相應的峰強度。

圖13.在Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF催化劑(40 mg)，光和H₂O₂(0.08 M)存在的情況下，不同清除劑對MB降解的影響，pH=7。

 英文摘要原文（Abstract）

         An industrially applicable Fe(II)/Fe(III) doped in g-C₃N₄ photo-catalyst has been synthesized byimmobilizing this Fenton-like catalyst on the surface of carbon fibers felt(CF). Different techniques such as FTIR, XDR, FE-SEM, BET, XPS, and elemental mapping are used for demonstrating its morphological features. The results revealed that the presence of iron oxides had extended the specific surface area of the produced g-C₃N₄ network. The photo-degradation of MB and RhB, as cationic, and MO as anionic organic pollutants indicated that FeCl₃/melamine molar ratio of (1:5) exhibited the highest photocatalytic activities. The visible light can increase the rate of Fenton-like reaction over the catalyst in the presence of H₂O₂. The radical scavenger experiments did show that ethylenediaminetetraacetic acid and isopropanol as holes and hydroxyl radicals scavengers extensively decrease the efficiency of the process. The final catalyst, that is, Fe-g-C₃N₄(1:5)/CF, was stable and efficient after 5 cycles. Therefore, the prepared catalyst is offered as an efficient catalyst in the wastewater treatments.