| Ⅱ型TiO2/g-C3N4异质结的构筑促进高效光催化U(Ⅵ)还原 |
| Construction of type-Ⅱ TiO2/g-C3N4 heterojunction promoting efficient photocatalytic reduction of U(Ⅵ) |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 粟阳藩 | 西华师范大学物理与天文学院, 南充 637009
西南科技大学, 核废物与环境安全省部共建协同中心, 绵阳 621010 | | | 吴林珍 | 西南科技大学, 核废物与环境安全省部共建协同中心, 绵阳 621010
西南科技大学四川天府新区创新研究院, 成都 610299 | | | 李依林 | 西南科技大学, 核废物与环境安全省部共建协同中心, 绵阳 621010
西南科技大学四川天府新区创新研究院, 成都 610299 | | | 李蕊 | 西南科技大学, 核废物与环境安全省部共建协同中心, 绵阳 621010
西南科技大学四川天府新区创新研究院, 成都 610299 | | | 何攀 | 西南科技大学, 核废物与环境安全省部共建协同中心, 绵阳 621010
西南科技大学四川天府新区创新研究院, 成都 610299 | | | 张玲 | 西南科技大学, 核废物与环境安全省部共建协同中心, 绵阳 621010
西南科技大学四川天府新区创新研究院, 成都 610299 | | | 张友魁 | 西南科技大学, 核废物与环境安全省部共建协同中心, 绵阳 621010
西南科技大学四川天府新区创新研究院, 成都 610299 | | | 雷洁红 | 西华师范大学物理与天文学院, 南充 637009 | leijiehong@cwnu.edu.cn | | 段涛 | 西南科技大学, 核废物与环境安全省部共建协同中心, 绵阳 621010
西南科技大学四川天府新区创新研究院, 成都 610299 | duant@ustc.edu.cn |
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| 摘要: 采用水热法将TiO2纳米片修饰在中空管状g-C3N4上制备了TiO2/g-C3N4(T-CN)复合催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和光电流响应等对其形貌、结构和光物理性能进行了表征。结果表明，TiO2纳米片均匀地分散在中空管状g-C3N4表面，两者紧密结合形成异质结。TiO2与g-C3N4的质量比为20%时制得的T-CN-20复合催化剂在60 min内对U (Ⅵ)的去除率为85.64%，是纯相g-C3N4的6.7倍。在10倍高浓度阳离子共存条件下的去除率仍大于69.8%，且具有优良的结构稳定性。对光催化产物分析可知，T-CN将U (Ⅵ)还原为难溶的U (Ⅳ)(63.68%)以去除铀，可有效解决含铀核废水中的U (Ⅵ)污染问题。根据能带理论分析，提出了复合催化剂异质结的Ⅱ型光催化机理。 |
| 关键词: 光催化 TiO2/g-C3N4 Ⅱ型异质结 铀还原 核废水 |
| 基金项目: 国家自然科学基金(No.21976148，21906133，11905177，21902129)、四川省杰出青年科技人才项目(No.2021JDJQ0016)和西南科技大学大学生创新基金(No.CX22‐032)资助。 |
| Abstract: TiO2/g-C3N4(T-CN) composite catalyst was successfully prepared by hydrothermal reaction of hollow tubular g-C3N4 and TiO2 nanosheets.Its morphology,structure,and photophysical properties were characterized by scanning electron microscopy (SEM),X-ray photoelectron spectroscopy (XPS),UV-visible diffuse reflectance spectrum (UV-Vis DRS),and photocurrent response.The effect of different amounts of TiO2 on the photoreduction and fixation of U (Ⅵ) by T-CN was studied.The results showed that when the mass ratio of TiO2 to g-C3N4 was 20%,the removal rate of U (Ⅵ) by T-CN-20 was 85.64% in 60 min,which was 4.0 times of that of pure phase g-C3N4.The removal rate of U (Ⅵ) was still more than 69.8% under the coexistence of 10 times of high concentration cations,and had excellent structural stability.According to the analysis of photocatalytic products,T-CN-20 reduced U (Ⅵ) to insoluble U (Ⅳ)(63.68%) for removal,which can effectively solve the problem of U (Ⅵ) pollution in uranium-containing nuclear wastewater.Based on the analysis of energy band theory,the type-Ⅱ photocatalysis mechanism of composite catalyst heterojunction was proposed. |
| Keywords: photocatalysis TiO2/g-C3N4 type-Ⅱ heterojunction uranium reduction nuclear wastewater |
| 投稿时间：2022-10-12 修订日期：2023-02-22 |
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| 粟阳藩,吴林珍,李依林,李蕊,何攀,张玲,张友魁,雷洁红,段涛.Ⅱ型TiO2/g-C3N4异质结的构筑促进高效光催化U(Ⅵ)还原[J].无机化学学报,2023,39(4):689-698. |
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