MoS2/g-C3N4复合材料负载光催化混凝土的制备及其活性研究
收稿日期: 2024-07-03
网络出版日期: 2024-08-06
基金资助
闽南科技学院校级教育教学研究项目(MKJG-2024-008)
Study on preparation of MoS2/g-C3N4 composite loaded photocatalytic concrete and its activity
Received date: 2024-07-03
Online published: 2024-08-06
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
林沙珊 , 王吓忠 . MoS2/g-C3N4复合材料负载光催化混凝土的制备及其活性研究[J]. 无机盐工业, 2025 , 57(6) : 123 -132 . DOI: 10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0378
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.
| 1 | 单玉龙，彭悦，楚碧武，等.我国重点行业氮氧化物管控现状及减排策略［J］.环境科学研究，2023，36（3）：431-438. |
| SHAN Yulong， PENG Yue， CHU Biwu，et al.Control status and emission reduction strategies of nitrogen oxides in key industries in China［J］.Research of Environmental Sciences，2023，36（3）：431-438. | |
| 2 | 张巍，谢康，汤云灏，等.过渡金属基MOF材料在选择性催化还原氮氧化物中的应用［J］.化学进展，2022，34（12）：2638-2650. |
| ZHANG Wei， XIE Kang， TANG Yunhao，et al.Application of transition metal based MOF materials in selective catalytic reduction of nitrogen oxides［J］.Progress in Chemistry，2022，34（12）：2638-2650. | |
| 3 | 曹华珍，封征东，俞益航，等.银掺杂TiO2的制备及光催化氧化NO x 的应用［J］.浙江工业大学学报，2022，50（2）：173-179. |
| CAO Huazhen， FENG Zhengdong， YU Yihang，et al.Preparation of silver doped titanium dioxide and its applicationsin photocatalytic oxidation of nitrogen oxides［J］.Journal of Zhejiang University of Technology，2022，50（2）：173-179. | |
| 4 | 杨欢，徐淑权，杨森，等.硝酸铜改性活性炭纤维吸附材料制备及性能研究［J］.化工新型材料，2024，52（4）：101-106. |
| YANG Huan， XU Shuquan， YANG Sen，et al.Preparation and properties of copper nitrate modified activated carbon fiber adsorbent materials［J］.New Chemical Materials，2024，52（4）：101- 106. | |
| 5 | 薛薇，唐钰栋，王飞，等.Nb2O5催化剂的高温选择性催化还原氮氧化物性能［J］.材料科学与工程学报，2022，40（3）：367-373，395. |
| XUE Wei， TANG Yudong， WANG Fei，et al.High-temperature selective catalytic reduction of NO x over Nb2O5 catalysts［J］.Journal of Materials Science and Engineering，2022，40（3）：367-373， 395. | |
| 6 | 李鹏，杨思远，罗仕忠，等.钕改性铁基催化剂用于氮氧化物脱除［J］.无机盐工业，2023，55（3）：140-146. |
| LI Peng， YANG Siyuan， LUO Shizhong，et al.Neodymium-modified iron-based catalysts for nitrogen oxides removal［J］.Inorganic Chemicals Industry，2023，55（3）：140-146. | |
| 7 | LIU Xiufan， LING Cancan， CHEN Xingdong，et al.Single Mn atom modulated molecular oxygen activation over TiO2 for photocatalytic formaldehyde oxidation［J］.Journal of Colloid and Interface Science，2024，666：12-21. |
| 8 | YANG Jing， ZHANG Xianqian， LONG Jieqing，et al.Synthesis and photocatalytic mechanism of visible-light-driven AgBr/g-C3N4 composite［J］.Journal of Materials Science：Materials in Electronics，2021，32（5）：6158-6167. |
| 9 | NGUYEN H C， LE P D， CAO T M，et al.Establishing Z-scheme Bi2WO6/g-C3N4 interfaces toward efficient photocatalytic performance of NO x under visible light［J］.Journal of Alloys and Compounds，2024，989：174244. |
| 10 | 季雨晴，傅敏，杨凌，等.硅藻泥/TiO2/g-C3N4光催化涂料的制备及净化NO性能研究［J］.现代化工，2021，41（2）：172-176， 182. |
| JI Yuqing， FU Min， YANG Ling，et al.Preparation of diatom mud/TiO2/g-C3N4 photocatalytic coatings and its purification performance to NO［J］.Modern Chemical Industry，2021，41（2）：172-176，182. | |
| 11 | CHEN Miaogen， CHANG Wenya， ZHANG Jing，et al.Preparation of a hybrid TiO2 and 1T/2H-MoS2 photocatalyst for the degradation of tetracycline hydrochloride［J］.ACS Omega，2023，8（17）：15458-15466. |
| 12 | DAI Lei， SUN Fazhe， FU Peng，et al.Enhanced photocatalytic hydrogen evolution and ammonia sensitivity of double-heterojunction g-C3N4/TiO2/CuO［J］.RSC Advances，2022，12（21）：13381-13392. |
| 13 | DOU Kai， PENG Chunyi， WANG Rongchen，et al.S-scheme tubular g-C3N4/BiOI heterojunctions for boosting photodegradation of tetracycline and Cr（Ⅵ）：Mechanism insight，degradation pathway and DFT calculation［J］.Chemical Engineering Journal，2023，455：140813. |
| 14 | CHEN Xiaoxue， YU Fengqiu， GONG Fuzhong，et al.Preparation of 3D porous CeO2/g-C3N4 photocatalyst via facile one-step calcination for rapid removing of tetracycline［J］.Vacuum，2023，213：112090. |
| 15 | 刘思乐，卜义夫，吴静，等.非均相Pd/mpg-C3N4催化糠醛选择性加氢制糠醇［J］.化学工程，2022，50（12）：22-26，55. |
| LIU Sile， BU Yifu， WU Jing，et al.Selective hydrogenation of furfural to furfuryl alcohol catalyzed by heterogeneous Pd/mpg-C3N4［J］.Chemical Engineering（China），2022，50（12）：22-26，55. | |
| 16 | 唐浩宇，刘成宝，陈丰，等.模板法合成g-C3N4基复合材料及其光催化性能的研究进展［J］.功能材料，2024，55（4）：4062-4071. |
| TANG Haoyu， LIU Chengbao， CHEN Feng，et al.Research progress of graphitic carbon nitride based materials via template method and its photocatalytic property［J］.Journal of Functional Materials，2024，55（4）：4062-4071. | |
| 17 | 颉启东，王聪，傅雅琴，等.基于共沉积法的高结晶反蛋白石g-C3N4制备及其产氢性能分析［J］.浙江理工大学学报（自然科学），2024，49（1）：11-20. |
| XIE Qidong， WANG Cong， FU Yaqin，et al.Preparation of highly crystalline inverse opal g-C3N4 by co-deposition and analysis of its hydrogen production performance［J］.Journal of Zhejiang Sci-Tech University（Natural Sciences），2024，49（1）：11-20. | |
| 18 | 刘思乐，卜义夫，洪雯雯，等.ZnO/g-C3N4复合光催化剂的制备及对罗丹明B的降解［J］.印染，2023，49（3）：53-57. |
| LIU Sile， BU Yifu， HONG Wenwen，et al.Preparation of ZnO/g-C3N4 composite photocatalyst and its degradation of Rhodamine B［J］.China Dyeing & Finishing，2023，49（3）：53-57. | |
| 19 | 李琛，孙官超，周烈兴，等.g-C3N4结构调控及其复合体系的研究进展［J］.水处理技术，2022，48（5）：18-23. |
| LI Chen， SUN Guanchao， ZHOU Liexing，et al.Research progress of structural regulation on g-C3N4 and corresponding composite system［J］.Technology of Water Treatment，2022，48（5）：18-23. | |
| 20 | 温福山，李亚杰，刘文亮，等.二硫化钼简易形貌调控及光催化降解罗丹明B综合实验［J］.实验技术与管理，2022，39（2）：157-161. |
| WEN Fushan， LI Yajie， LIU Wenliang，et al.Comprehensive experiment on simple morphology regulation and photocatalytic degradation of Rhodamine B by molybdenum disulfide［J］.Experimental Technology and Management，2022，39（2）：157-161. | |
| 21 | 李晓慧，翟宏菊，孙德武，等.MoS2基复合材料在光催化领域的应用进展［J］.化工新型材料，2023，51（2）：56-59，64. |
| LI Xiaohui， ZHAI Hongju， SUN Dewu，et al.Application progress of MoS2 composite materials in the field of photocatalysis［J］.New Chemical Materials，2023，51（2）：56-59，64. | |
| 22 | 贺晓宇.基于氮化碳的光催化水泥混凝土制备与性能研究［J］.公路，2020，65（10）：292-296. |
| HE Xiaoyu.Preparation and properties of photocatalytic cement concrete based on carbon nitride［J］.Highway，2020，65（10）：292-296. | |
| 23 | 王天雷，奉雨晴，向星宇，等.纳米光催化剂改性水泥基材料的研究进展［J］.功能材料，2023，54（10）：10077-10088. |
| WANG Tianlei， FENG Yuqing， XIANG Xingyu，et al.Research progress of cement-based materials modified by nano-photocatalysts［J］.Journal of Functional Materials，2023，54（10）：10077-10088. | |
| 24 | 苗生龙，周样梅，陈奎宇，等.纳米材料对混凝土性能影响研究进展［J］.混凝土与水泥制品，2019（4）：20-23. |
| MIAO Shenglong， ZHOU Yangmei， CHEN Kuiyu，et al.Development progress of the influence of nano-materials on performance of concrete［J］.China Concrete and Cement Products，2019（4）：20-23. | |
| 25 | 朱杰，凌敏，马润东，等.高活性BiOI/g-C3N4光催化剂的合成及性能提高机制［J］.材料导报，2024，38（11）：38-44. |
| ZHU Jie， LING Min， MA Rundong，et al.Synthesis and performance enhancement mechanis of BiOI/g-C3N4 photocatalyst with high activity［J］.Materials Reports，2024，38（11）：38-44. | |
| 26 | 徐杨，刘成宝，金涛，等.MoS2/CQDs/g-C3N4三相复合材料的合成及其光催化性能［J］.稀有金属，2024，48（5）：682-694. |
| XU Yang， LIU Chengbao， JIN Tao，et al.Preparation and photocatalytic properties of MoS2/CQDs/g-C3N4 composites［J］.Chinese Journal of Rare Metals，2024，48（5）：682-694. | |
| 27 | 张燕，张洁，颜安，等.应变调控单层2H-MoS2的能带结构和光学性质［J］.中南民族大学学报（自然科学版），2023，42（2）：208-215. |
| ZHANG Yan， ZHANG Jie， YAN An，et al.Band structure and optical properties of monolayer 2H-MoS2 tuned by strain［J］.Journal of South-Central Minzu University（Natural Science Edition），2023，42（2）：208-215. | |
| 28 | QIN Fengqiu， XIA Yangwen， YANG Daixiong，et al.Enhanced photocatalytic activity of g-C3N4/Bi2WO6 heterojunction via Z-scheme charge-transfer mechanism［J］.Journal of Molecular Structure，2024，1316：139023. |
| 29 | 唐贝.ZnO/g-C3N4异质结光催化材料的制备及对吡啶的降解［J］.无机盐工业，2024，56（4）：133-142. |
| TANG Bei.Preparation of ZnO/g-C3N4 heterojunction photocatalytic material and its degradation of pyridine［J］.Inorganic Industry Chemicals，2024，56（4）：133-142. | |
| 30 | 余峰，李斯琪，袁家乐，等.硅藻土/Bi2MoO6/g-C3N4复合材料的制备及其降解四环素的研究［J］.化学研究与应用，2024，36（6）：1236-1244. |
| YU Feng， LI Siqi， YUAN Jiale，et al.Preparation of diatomaceous earth/Bi2MoO6/g-C3N4 composite materials and their application on tetracycline degradation［J］.Chemical Research and Application，2024，36（6）：1236-1244. |
/
| 〈 |
|
〉 |
