自组装二维超薄氮化碳纳米片光催化降解2，4-二氯苯酚性能

编号：NMJS09638

篇名：自组装二维超薄氮化碳纳米片光催化降解2，4-二氯苯酚性能

作者：凌裕1,2,3；张娟娟1,3；黎佳茜1,3；吴享阳1,3；温硕钊1,2,3；李国文1；李一兵2；刘雪瑜1,3

关键词： 自组装二维超薄氮化碳纳米片; 光催化; 2，4-二氯苯酚降解; 自由基;

机构： 1.中国环境科学研究院水生态环境研究所2.河北工业大学土木与交通学院3.国家黄河流域生态保护和高质量发展联合研究中心

摘要： 通过超声辅助液相剥离自组装制备二维超薄氮化碳纳米片（g-CNNs）光催化剂，并系统探究其在利用氙灯（配置波长大于400 nm的滤光片）作为光源下光催化降解2，4-二氯苯酚（2，4-DCP）的性能及反应机理。采用X射线衍射（XRD）、比表面及孔径分析（BET）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）和电化学性能分析等方法对制备的催化剂进行表征。考察了催化剂制备温度和混合溶液比例、催化剂反应时投加量及溶液初始pH对2，4-DCP降解性能的影响。结果表明，在催化剂投加量为1.0 g·L–1、2，4-DCP初始浓度为10 mg·L–1、溶液初始pH为3.0、反应时间为120 min的条件下，g-CNNs光催化剂对2，4-DCP的去除率达100%，其伪一级动力学速率常数为石墨相氮化碳(g-C3N4)的8.1倍。催化剂投加量增加及酸性条件可显著提升2，4-DCP降解效率。此外，进一步考察了氯离子(Cl–)、硫酸根(SO42–)、硝酸根(NO3–)、腐殖酸（HA）等典型共存物质对g-CNNs光催化性能的影响。自由基捕获实验结合电子自旋共振（ESR）分析表明，光生空穴（h?）、羟基自由基（·OH）和超氧自由基(O2·-)协同增强氧化过程。超薄纳米片结构有效缩短光生载流子迁移路径，降低电子-空穴复合概率，从而大幅提升光催化活性。循环实验验证了g-CNNs光催化剂的优异稳定性和重复利用性。本研究旨在为构建高效二维氮化碳材料并将其应用于氯酚类污染物的绿色去除提供新思路。