废旧风电FRP填料混凝土负载S-C3N5水泥涂层光催化性能研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0525

摘要/Abstract

摘要：

为了解决室内装修释放HCHO气体的危害和废旧风电叶片的资源化利用问题。研究以3-氨基-1，2，4-三唑为前驱体，硫脲为硫源，通过原位热聚合法制备了S掺杂量为2.0%的富氮氮化碳（2.0% S-C₃N₅）光催化剂，采用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、N₂吸附-脱附、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、稳态荧光光谱（PL）、电子顺磁共振波谱（EPR）、瞬态光电流谱（TPC）和交流阻抗谱（EIS）等技术对光催化剂的物相、基团、比表面积、光谱吸收、光电子-空穴复合、缺陷和电化学性质等进行了表征。S掺杂后实现了光电子-空穴的高效分离和光谱响应的增强，有效提高了C₃N₅的光催化活性，实现了对HCHO的高效去除，HCHO的去除率达到了94.97%。以废旧风电叶片物理粉碎后的玻璃纤维增强树脂基复合材料（FRP）作为增强填料制备的FRP填料混凝土作为基体，掺杂2.0% S-C₃N₅的硅酸盐水泥净浆作为光催化涂层，构筑了FRP增强混凝土负载2.0% S-C₃N₅水泥涂层，2.0%S-C₃N₅掺杂量为5.0%的涂层在可见光下对HCHO的去除率为91.05%。相比普通混凝土，FRP的掺杂和2.0% S-C₃N₅水泥涂层的涂覆使得普通混凝土的力学性能得到了显著提升，养护28 d抗压强度和抗折强度分别提升了18.97%和20.00%。

关键词: FRP填料混凝土, 富氮氮化碳, 光催化水泥涂层, 甲醛去除

Abstract:

In order to solve the harm of HCHO gas released by indoor decoration and the problem of resource utilization of waste wind turbine blades，S-doped 2.0% nitrogen-rich carbon nitride（2.0% S-C₃N₅） photocatalyst was prepared by in-situ thermal polymerization using 3-amino-1，2，4-triazole as precursor and thiourea as sulfur source.X-ray diffraction（XRD），Fourier transform infrared spectroscopy（FT-IR），N₂ adsorption-desorption，UV-vis diffuse reflectance spectroscopy（UV-vis DRS），steady-state fluorescence spectroscopy（PL），electron paramagnetic resonance spectroscopy（EPR），transient photocurrent spectroscopy（TPC） and electrochemical impedance spectroscopy（EIS） were used to characterize the phase，group，specific surface area，spectral absorption，photoelectron-hole recombination，defects and electrochemical properties of the photocatalyst.After S doping，the efficient separation of photoelectron-holes and the enhancement of spectral response were achieved，which effectively improved the photocatalytic activity of C₃N₅ and achieved efficient removal of HCHO.The removal rate of HCHO reached 94.97%.The FRP filler concrete prepared by using the glass fiber reinforced resin matrix composite（FRP） after physical crushing of waste wind turbine blades as the reinforcing filler was used as the matrix，and the silicate cement paste doped with 2.0% S-C₃N₅ was used as the photocatalytic coating to construct the FRP reinforced concrete loaded with 2.0% S-C₃N₅ cement coating.The removal rate of HCHO by 2.0% S-C₃N₅ doped 5.0% coating under visible light was 91.05%.The doping of FRP and the coating of 2.0% S-C₃N₅ cement coating significantly improved the mechanical properties of ordinary concrete.Compared with ordinary concrete，the compressive strength and flexural strength of 28 d curing was increased by 18.97% and 20.00%，respectively.

Key words: FRP filled concrete, nitrogen-rich carbon nitride, photocatalytic cement coating, formaldehyde removal

中图分类号:

TQ125.1

赵晓利. 废旧风电FRP填料混凝土负载S-C₃N₅水泥涂层光催化性能研究[J]. 无机盐工业, 2025, 57(9): 125-132.

ZHAO Xiaoli. Study on photocatalytic properties of S-C₃N₅ cement coating on waste wind power FRP filler concrete[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2025, 57(9): 125-132.

图/表 13

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参考文献 22

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w（CaO）	w（SiO₂）	w（Al₂O₃）	w（Fe₂O₃）	w（MgO）
57.19	22.51	7.23	4.53	2.38
w（K₂O）	w（TiO₂）	w（Na₂O）	w（SO₃）	烧失量
0.86	0.60	0.25	2.31	2.14

样品	w（C）/%	w（N）/%	w（S）/%
C₃N₅	37.66	62.34
2.0% S-C₃N₅	35.49	62.19	2.32

FRP 掺杂量/%	坍落度/mm	抗压强度/MPa			抗折强度/MPa
FRP 掺杂量/%	坍落度/mm	3 d	7 d	28 d	3 d	7 d	28 d
0	32.0	23.8	40.1	53.8	5.8	6.8	8.0
0.5	27.9	25.2	40.6	56.7	6.3	7.2	8.4
1.0	27.1	27.9	43.3	59.2	6.4	7.4	8.7
1.5	26.8	30.1	46.1	63.2	6.7	7.8	9.1
2.0	26.4	28.9	45.2	60.3	6.5	7.5	8.8

S-C₃N₅ 掺杂量/%	抗压强度/MPa			抗折强度/MPa
S-C₃N₅ 掺杂量/%	3 d	7 d	28 d	3 d	7 d	28 d
0	30.1	46.1	63.2	6.7	7.8	9.1
4.0	32.3	48.5	66.3	6.9	8.0	9.3
5.0	35.9	54.2	69.7	7.4	8.3	9.6
6.0	33.8	50.1	67.1	7.1	8.1	9.5

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Study on photocatalytic properties of S-C₃N₅ cement coating on waste wind power FRP filler concrete

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