MoS2/g-C3N4复合材料负载光催化混凝土的制备及其活性研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0378

摘要/Abstract

摘要：

以MoS₂和g-C₃N₄作为前驱体，通过溶剂热法制备了MoS₂/g-C₃N₄复合材料，采用X射线衍射（XRD）、N₂吸附-脱附、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、稳态荧光光谱（PL）、瞬态光电流谱（TPC）和交流阻抗谱（EIS）对MoS₂/g-C₃N₄复合材料的物相晶型、比表面积和孔容孔径、光谱响应范围和强度、光生载流子重组、可见光吸收转化能力和电荷传质阻力等进行了表征。通过水泥包裹法制备了MoS₂/g-C₃N₄复合材料负载光催化混凝土，应用于氮氧化物（NO _x ）的去除。结果表明：MoS₂和g-C₃N₄之间异质结的构建拓宽了光谱吸收范围，提升了可见光吸收和转化能力，实现了高效的光生载流子分离，表面/界面电阻降低，有利于光催化性能的提升。在NO _x 初始质量浓度为200 mg/L、可见光照射时间为180 min、MoS₂/g-C₃N₄复合材料负载量为4%的条件下，MoS₂/g-C₃N₄复合材料负载光催化混凝土表现出最佳的NO _x 去除活性，NO _x 去除率达到了84.63%，循环使用10次NO _x 的去除率仅仅降低了2.85%，该催化材料的光催化稳定性也较好。MoS₂/g-C₃N₄复合材料的负载堵塞了混凝土的部分全连通和半连通孔隙，骨料和水泥之间结合更加紧密，降低了混凝土的透水性能，提高了混凝土的抗压强度，表现出良好的抗冻融性能。

关键词: MoS₂/g-C₃N₄复合材料, 混凝土, 可见光光催化, 氮氧化物

Abstract:

MoS₂/g-C₃N₄ composites were prepared by solvothermal method using MoS₂ and g-C₃N₄ as precursors.X-ray diffraction（XRD），N₂ adsorption-desorption（BET），UV-vis diffuse reflectance spectroscopy（UV-vis DRS），steady-state fluorescence spectroscopy（PL），transient photocurrent spectroscopy（TPC） and electrochemical impedance spectroscopy（EIS） were used to characterize the phase crystal form，specific surface area and pore size，spectral response range and intensity，photogenerated carrier recombination，visible light absorption and conversion ability and charge transfer resistance of MoS₂/g-C₃N₄ composites.MoS₂/g-C₃N₄ composite loaded photocatalytic concrete was prepared by cement coating method and applied to the removal of nitrogen oxides（NO _x ）.The results showed that the construction of heterojunction between MoS₂ and g-C₃N₄ broadened the spectral absorption range，improved the visible light absorption and conversion ability，realized efficient photogenerated carrier separation，and reduced the surface/interface resistance，which was conducive to the improvement of photocatalytic performance.The MoS₂/g-C₃N₄ composite loaded photocatalytic concrete showed excellent visible light removal NO _x activity and stability.The initial NO _x concentration of 200 mg/L，visible light irradiation for 180 min，MoS₂/g-C₃N₄ composite loading of 4% photocatalytic concrete showed the best NO _x removal activity，NO _x removal rate reached 84.63%，and the NO _x removal rate was only reduced by 2.85% after 10 cycles.The load of MoS₂/g-C₃N₄ composite blocked the partially fully connected and semi-connected pores of concrete，and the combination between aggregate and cement was closer，which reduced the water permeability of concrete and improved the compressive strength of concrete，showing good freeze-thaw resistance.

Key words: MoS₂/g-C₃N₄ composites, concrete, visible light photocatalysis, nitrogen oxides

中图分类号:

TQ136.12

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