探究光催化技術(shù)在水體污染物去除中的應(yīng)用

1、    探究光催化技術(shù)在水體污染物去除中的應(yīng)用    姜淑坤孟祥哲摘 要：水體污染問題已引起全球范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，而光催化技術(shù)在水體污染物處理方面展現(xiàn)出了愈發(fā)顯著的應(yīng)用潛力，本文以石墨相氮化碳（g-c3n4）為例，探究了其在光催化技術(shù)領(lǐng)域的研究進(jìn)展，并選用亞甲基藍(lán)這種典型的染料污染物作為去除對象，分析了光催化技術(shù)在水體污染物去除中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：水污染;光催化;石墨相氮化碳（g-c3n4）;亞甲基藍(lán)：s-3：a引言環(huán)境污染是人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一大制約因素，而水體污染是環(huán)境污染中較為嚴(yán)重的一方面。常見的水體污染源包含有機染料和抗生素等，其中有機染料污染來

2、源于紡織業(yè)、造紙業(yè)和印刷業(yè)產(chǎn)生的染料廢水，工業(yè)常用的染料種類已經(jīng)超過10萬種，部分染料未經(jīng)過后續(xù)處理就直接排放到水體環(huán)境中;抗生素被廣泛用于治療人體疾病和預(yù)防禽畜細(xì)菌性的病害，由于在世界范圍內(nèi)人們不規(guī)范地使用抗生素，導(dǎo)致環(huán)境中積累了大量的抗生素，如四環(huán)素、環(huán)丙沙星等，嚴(yán)重危害人類生命安全。研究人員對水體污染物的去除展開了廣泛而深入地研究，其中光催化技術(shù)在水體污染物處理方面展現(xiàn)出了巨大的發(fā)展?jié)摿?。光催化技術(shù)能夠利用太陽能治理環(huán)境污染，將低密度的太陽能轉(zhuǎn)換為高密度的化學(xué)能或者直接降解和礦化有機污染物，是一種能夠解決能源短缺和環(huán)境污染的綠色新技術(shù)，具有重大的實際應(yīng)用潛力。1 光催化技術(shù)的原理光催化技

3、術(shù)是利用半導(dǎo)體材料制作光催化材料，因為半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，價帶充滿電子，導(dǎo)帶沒有被填充，禁帶（帶隙）是價帶頂部和導(dǎo)帶底部之間的區(qū)域，不同半導(dǎo)體元素對應(yīng)不同的帶隙能量。太陽光是寬譜光源，光譜覆蓋范圍較廣（如圖1所示），對于太陽光的光輻射，價帶上的電子受到激發(fā)進(jìn)入導(dǎo)帶，轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體納米材料的表面，從而在價帶上形成空穴，受到激發(fā)的電子則轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體納米材料的表面。此時，半導(dǎo)體材料產(chǎn)生了電子-空穴對，反應(yīng)活性高。由于不同元素的半導(dǎo)體能帶不一樣，同時能帶也具有不連續(xù)性，因此，半導(dǎo)體材料對某幾個波長的光輻射會產(chǎn)生相應(yīng)的電子-空穴對（稱之為光生電子-空穴對），此時電子會遷移到不同能級上

4、，或者擴散到半導(dǎo)體材料表面，與表面物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成活性自由基，實現(xiàn)降解有機物大分子，還原重金屬離子等效果。光生電子-空穴對能夠和o2或oh-發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生活性自由基，如羥基自由基、超氧自由基、雙氧水等?；钚宰杂苫軌蚝湍繕?biāo)污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生沒有毒害沒有污染的氣體、水或者中間產(chǎn)物，從而實現(xiàn)降解污染物的目的。參考文獻(xiàn)1 wen j， xie j ， chen x ， et al.a review on g-c3n4-based photocatalystsj. applied surface science， 2017， 391（pt.b）：72-123.2 

5、;王文姍，趙清華，李廷魚，等. tio2/g-c3n4復(fù)合納米光催化劑的制備及其光催化性能j. 微納電子技術(shù)，2020，57（06）：450-455，475.3 yang c ， xue z ， qin j ， et al. heterogeneous structural defects to prompt charge shuttle in g-c3n4 plane for boosting visible-light photocatalytic activityj. applied catalysis b： environmental， 2019（259）：118094.4寧

6、湘，武月桃，王續(xù)峰，等.石墨相氮化碳/二氧化錫復(fù)合材料的制備及光催化性能j.無機化學(xué)學(xué)報，2019，35（12）：2243-2252.5 張金水， 王博， 王心晨. 氮化碳聚合物半導(dǎo)體光催化j. 化學(xué)進(jìn)展， 2014， 26（01）：19-29.6xin g， meng y. pyrolysis synthesized g-c3n4 for photocatalytic degradation of methylene bluej. journal of chemistry， 2013（2013）：1-5.7顏佳. 基于氮化碳光催化材料的設(shè)計及其可見光降解環(huán)境有機污染物的研究d. 鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2017.8傅遍紅， 李增霞， 郭淑慧，等.g-c3 n4/tio2對亞甲基藍(lán)光催化性能研究j. 功能材料， 2015，46（14）：14071-14076，14082.9齊璠靜， 李一兵， 王彥斌，等. h2o2強化g-c3n4可見光電催化降解亞甲基藍(lán)的研究j. 中國科學(xué)（化學(xué)）， 2017， 47（03）：376-3