碳/石墨相氮化碳复合材料制备及其去除亚甲基蓝性能

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0283

无机盐工业 ›› 2023, Vol. 55 ›› Issue (3): 134-139.doi: 10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0283

碳/石墨相氮化碳复合材料制备及其去除亚甲基蓝性能

陈彰旭¹^,²^,³(), 傅明连¹^,²^,³, 朱丹琛¹^,²^,³, 郑炳云¹^,²^,³

1.莆田学院环境与生物工程学院，福建莆田 351100
2.福建省新型污染物生态毒理效应与控制重点实验室，福建莆田 351100
3.福建省高校生态环境及其信息图谱重点实验室，福建莆田 351100

收稿日期:2022-05-10 出版日期:2023-03-10 发布日期:2023-03-17
作者简介:陈彰旭（1977— ），男，博士，副教授，硕士生导师，研究方向为环境功能材料；E-mail:xuzhangchen@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金(51778598);国家自然科学基金(51978638);福建省自然科学基金(2022J011163);福建省自然科学基金(2017J01590);福建省自然科学基金(2017J01710);福建省自然科学基金(2018J01510);国家级大学生创新项目(202011498004);国家级大学生创新项目(202011498007);2022年福建省科技特派员资金项目资助;2020、2021、2022年莆田市科技特派员资金项目资助;福建省教育厅项目(JAT220303);福建省教育厅项目(JAT200537);莆田学院功能材料研究创新团队[科研[2022]10号]

Preparation of carbon/graphite carbon nitride composites and their methylene blue removal performance

CHEN Zhangxu¹^,²^,³(), FU Minglian¹^,²^,³, ZHU Danchen¹^,²^,³, ZHENG Bingyun¹^,²^,³

1. College of Environmental and Biological Engineering，Putian University，Putian 351100，China
2. Fujian Provincial Key Laboratory of Ecology-Toxicological Effects & Control for Emerging Contaminants，Putian 351100，China
3. Key Laboratory of Ecological Environment and Information Atlas，Fujian Provincial University，Putian 351100，China

Received:2022-05-10 Published:2023-03-10 Online:2023-03-17

摘要/Abstract

摘要：

为了提高石墨相氮化碳去除亚甲基蓝的性能，以葡萄糖为碳源、醋酸铵为结构导向剂，采用水热法制备了碳/石墨相氮化碳复合材料。利用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等手段对复合材料的结构、组成、形貌及其性能进行了表征，并进一步以亚甲基蓝为目标污染物，采用正交实验L₉（3⁴）考察了不同因素对复合材料去除亚甲基蓝的影响。实验结果表明:在光照时间为20 h、溶液体系pH为7.00、复合材料投加量为0.15 g、碳与石墨相氮化碳质量比为5∶10条件下，复合材料对亚甲基蓝的去除率可达95.46%，循环5次后仍可达到88.17%。碳掺杂提高了石墨相氮化碳对亚甲基蓝的去除性能，这为印染废水的处理研究提供了借鉴。

关键词: 水热法, 石墨相氮化碳, 正交实验, 光催化, 亚甲基蓝

Abstract:

To improve the performance of graphite-phase carbon nitride（g-C₃N₄） for methylene blue removal，glucose was used as carbon source，ammonium acetate was added as structural director，carbon/graphite-phase carbon nitride composites were prepared by hydrothermal method.Moreover，fourier transform infrared spectroscopy（FT-IR），X-ray diffraction（XRD） and scanning electron microscopy（SEM） were used to characterize the structure，composition，morphological characteristics and photocatalytic performance of the obtained composites.In addition，methylene blue was taken as the target pollutant.The effects of different factors on removal rate were investigated by orthogonal experiment L₉（3⁴）.The results showed that when the conditions were as follows:the light time of 20 h，pH value of 7.00，dosage of carbon/graphite carbon nitride composite of 0.15 g，the mass ratio of carbon to g-C₃N₄ of 5∶10，the removal rate reached 95.46 %.After five cycles，it could still reach 88.17 %.Carbon doping g-C₃N₄improved the methylene blue removal performance of graphite phase carbon nitride，which would provide reference for future research on printing and dyeing wastewater.

Key words: hydrothermal method, g-C₃N₄, orthogonal experiment, photocatalysis, methylene blue

中图分类号:

陈彰旭, 傅明连, 朱丹琛, 郑炳云. 碳/石墨相氮化碳复合材料制备及其去除亚甲基蓝性能[J]. 无机盐工业, 2023, 55(3): 134-139.

CHEN Zhangxu, FU Minglian, ZHU Danchen, ZHENG Bingyun. Preparation of carbon/graphite carbon nitride composites and their methylene blue removal performance[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2023, 55(3): 134-139.

图/表 9

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表1

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参考文献 16

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项目	正交实验方案				亚甲基蓝去除率/%
项目	A 光照时间/h	B 溶液体系pH	C 复合材料投加量/g	D m（C）∶ m（g-C₃N₄）	亚甲基蓝去除率/%
实验1	5	6.00	0.05	1∶10	57.43
实验2	5	7.00	0.10	3∶10	65.62
实验3	5	8.00	0.15	5∶10	72.61
实验4	10	6.00	0.10	5∶10	79.88
实验5	10	7.00	0.15	1∶10	87.65
实验6	10	8.00	0.05	3∶10	75.73
实验7	20	6.00	0.15	3∶10	93.75
实验8	20	7.00	0.05	5∶10	88.89
实验9	20	8.00	0.10	1∶10	91.26
验证*	20	7.00	0.15	5∶10	95.46
均值1	65.22	77.02	74.02	78.78
均值2	81.09	80.72	78.92	78.37
均值3	91.30	79.87	84.67	80.46
极差R	26.08	3.70	10.65	2.09
因素主次	ACBD
最佳方案	A₃B₂C₃D₃

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