C3N5/NH2-MIL-125（Ti）改性混凝土砂浆光催化和力学性能研究
收稿日期: 2024-04-09
网络出版日期: 2025-01-24
Study on photocatalytic and mechanical properties of C3N5/NH2-MIL-125（Ti） modified concrete mortar
Received date: 2024-04-09
Online published: 2025-01-24
为了解决有机染料和汽车尾气NO x 对环境造成的污染，通过溶剂热法制备了C3N5/NH2-MIL-125（Ti）复合光催化材料。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、稳态荧光光谱（PL）和电化学交流阻抗谱（EIS）等表征技术对复合材料的晶型形貌、元素组成、光谱吸收、光电子-空穴复合和电荷传质阻力等进行了表征。应用于染料罗丹明B（RhB）的光催化降解，通过C3N5/NH2-MIL-125（Ti）实现对混凝土砂浆的内掺改性，应用于汽车尾气NO x 的光催化降解。结果表明：XPS表征证明了C3N5和NH2-MIL-125（Ti）之间异质结的成功构建，实现了光电子-空穴的高效分离，光谱吸收范围拓宽，电荷传质阻力显著降低，表现出良好的光催化活性，明显优于单一的C3N5和NH2-MIL-125（Ti），可见光照射60 min内RhB降解率达到了98.5%，且循环使用5次仍表现出良好的光催化活性。C3N5/NH2-MIL-125（Ti）的少量掺杂使得普通混凝土砂浆表现出NO x 降解活性，且有利于砂浆混凝土抗压强度的提升。
刘光明 . C3N5/NH2-MIL-125（Ti）改性混凝土砂浆光催化和力学性能研究[J]. 无机盐工业, 2025 , 57(1) : 120 -128 . DOI: 10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0201
In order to solve the environmental pollution caused by organic dyes and automobile exhaust NO x，C3N5/NH2-MIL-125（Ti） composite photocatalytic materials were prepared by solvothermal method.The crystal morphology，elemental composition，spectral absorption，photoelectron-hole recombination and charge transfer resistance of the composites were characterized by X-ray diffraction（XRD），scanning electron microscopy（SEM），transmission electron microscopy（TEM），X-ray photoelectron spectroscopy（XPS），ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy（UV-vis DRS），steady-state fluorescence spectroscopy（PL） and electrochemical impedance spectroscopy（EIS）.It was applied to the photocatalytic degradation of dye rhodamine B（RhB）.The concrete mortar was modified by C3N5/NH2-MIL-125（Ti），which was applied to the photocatalytic degradation of automobile exhaust NO x .The results showed that the XPS characterization proved the successful construction of the heterojunction between C3N5 and NH2-MIL-125（Ti），realized the efficient separation of photoelectron-holes，broadened the spectral absorption range，and significantly reduced the charge transfer resistance，showing good photocatalytic activity，which was obviously better than that of single C3N5 and NH2-MIL-125（Ti）.The degradation rate of RhB reached 98.5% within 60 min under visible light irradiation，and it still showed good photocatalytic activity after 5 cycles.A small amount of doping of C3N5/NH2-MIL-125（Ti） made ordinary concrete mortar exhibited NO x degradation activity and was beneficial to the improvement of compressive strength of mortar concrete.
| 1 | 《“十四五” 工业绿色发展规划》发布绿色低碳转型方向［J］.印染，2022，48（1）：84-85. |
| The “14th Five-Year Plan for Industrial Green Development” released the direction of green and low-carbon transformation［J］.China Dyeing & Finishing，2022，48（1）：84-85. | |
| 2 | 工信部等六部门印发《工业水效提升行动计划》提高有色等行业工业废水循环利用水平［J］.中国有色冶金，2022，51（3）： 72. |
| The Ministry of Industry and Information Technology and other six departments issued the ‘Industrial Water Efficiency Improvement Action Plan’ to improve the recycling level of industrial wastewater in non-ferrous and other industries ［J］.China Nonferrous Metallurgy，2022，51（3）：72. | |
| 3 | 刘思乐，卜义夫，陶洋，等.g-C3N4掺杂TiO2/活性炭复合光催化剂的制备及其光催化性能［J］.印染，2022，48（3）：16-20. |
| LIU Sile， BU Yifu， TAO Yang，et al.Preparation and photocatalytic performance of g-C3N4 doped TiO2/activated carbon composite photocatalyst［J］.China Dyeing & Finishing，2022，48（3）：16-20. | |
| 4 | 陈彰旭，朱丹琛，傅明连.g-C3N4/TiO2复合材料制备及其处理罗丹明B研究［J］.无机盐工业，2023，55（7）：130-136. |
| CHEN Zhangxu， ZHU Danchen， FU Minglian.Study on preparation of g-C3N4/TiO2 composites and application for rhodamine B removal［J］.Inorganic Chemicals Industry，2023，55（7）：130-136. | |
| 5 | 洪雪丽，焦芬，刘维.印染废水处理技术综述［J］.中南大学学报（自然科学版），2023，54（4）：1219-1229. |
| HONG Xueli， JIAO Fen， LIU Wei.Review on dyeing wastewater treatment technology［J］.Journal of Central South University（Science and Technology），2023，54（4）：1219-1229. | |
| 6 | 刘桂梅，吕海钦，曾玉彬，等.TiO2光催化选择性还原氮氧化物的应用研究进展［J］.化工新型材料，2021，49（6）：61-65. |
| LIU Guimei， Haiqin Lü， ZENG Yubin，et al.Progress on TiO2 photo-catalytic selective reduction of nitrogen oxide［J］.New Che-Materials mical，2021，49（6）：61-65. | |
| 7 | 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. | |
| 8 | 赵文璞，赵晓东，季惠明，等.SiO2/g-C3N4复合材料的3D打印制备及对染料废水的处理性能［J］.工业水处理，2024，44（3）：64-73. |
| ZHAO Wenpu， ZHAO Xiaodong， JI Huiming，et al.Preparation of SiO2/g-C3N4 composite material by 3D printing and its treatment properties for wastewater containing dyes［J］.Industrial Water Treatment，2024，44（3）：64-73. | |
| 9 | RAJENDRAN S， CHELLAPANDI T， USHAVIPINACHANDRAN V，et al.Sustainable 2D Bi2WO6/g-C3N5 heterostructure as visible light-triggered abatement of colorless endocrine disruptors in waste-water［J］.Applied Surface Science，2022，577：151809. |
| 10 | LIU Tianyu， YANG Guojiang， WANG Wei，et al.Preparation of C3N5 nanosheets with enhanced performance in photocatalytic methylene blue（MB） degradation and H2-evolution from water splitting［J］.Environmental Research，2020，188：109741. |
| 11 | KUMAR P， VAHIDZADEH E， THAKUR U K，et al.C3N5：A low bandgap semiconductor containing an azo-linked carbon nitride framework for photocatalytic，photovoltaic and adsorbent applications［J］.Journal of the American Chemical Society，2019，141（13）：5415-5436. |
| 12 | WANG Lei， CHEN Ruijie， ZHANG Zhiqiang，et al.Constructing direct Z-scheme heterojunction g-C3N5/BiOBr for efficient photocatalytic CO2 reduction with H2O［J］.Journal of Environmental Chemical Engineering，2023，11（2）：109345. |
| 13 | ZHANG Junlei， TAO Hengcong， WU Shanshan，et al.Enhanced durability of nitric oxide removal on TiO2（P25） under visible light：Enabled by the direct Z-scheme mechanism and enhanced structure defects through coupling with C3N5 ［J］.Applied Catalysis B：Environmental，2021，296：120372. |
| 14 | YANG Jing， LONG Jieqing， HUANG Haizan，et al.Synthesis of visible-light driven CeO2/g-C3N5 heterojunction with enhanced photocatalytic performance for organic dyes［J］.Colloids and Surfaces A：Physicochemical and Engineering Aspects，2023，660：130846. |
| 15 | LIU Sile， BU Yifu， CHENG Song，et al.Preparation of g-C3N5/g-C3N4 heterojunction for methyl orange photocatalytic degradation：Mechanism analysis［J］.Journal of Water Process Engineering，2023，54：104019. |
| 16 | 刘思乐，洪雯雯，单译，等.Zr基MOFs材料UiO-66-NH2负载g-C3N4催化剂的制备及光催化性能［J］.印染，2024，50（3）：15-19. |
| LIU Sile， HONG Wenwen， SHAN Yi，et al.Preparation of Zr-based MOFs material UiO-66-NH2 supported g-C3N4 catalyst and its photocatalytic property［J］.China Dyeing & Finishing，2024，50（3）：15-19. | |
| 17 | 李菲.海藻酸钠/MOFs复合微球制备及其在印染废水中的应用［J］.印刷与数字媒体技术研究，2024（1）：107-112. |
| LI Fei.Preparation of sodium alginate/MOFs composite microspheres and the application in printing and dyeing wastewater［J］.Printing and Digital Media Technology Study，2024（1）：107- 112. | |
| 18 | IKREEDEEGH R R， TASLEEM S， HOSSEN M A.Facile fabrication of binary g-C3N4/NH2-MIL-125（Ti） MOF nanocomposite with Z-scheme heterojunction for efficient photocatalytic H2 production and CO2 reduction under visible light［J］.Fuel，2024，360：130561. |
| 19 | 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. | |
| 20 | 王玲玲，陈佰岩，韦志强，等.光催化混凝土物理力学性能研究［J］.混凝土，2020（4）：29-31，35. |
| WANG Lingling， CHEN Baiyan， WEI Zhiqiang，et al.Study on physical properties and mechanical behaviors of photocatalytic concrete［J］.Concrete，2020（4）：29-31，35. | |
| 21 | 周晓兵，丁思晴，高莉宁，等.掺杂改性石墨相氮化碳水泥基复合材料的光催化作用研究［J］.公路，2022，67（10）：368- 373. |
| ZHOU Xiaobing， DING Siqing， GAO Lining，et al.Study on the photocatalytic effect of doped modified graphite phase carbon nitride cement-based composites［J］.Highway，2022，67（10）：368-373. | |
| 22 | 林淑瑾，罗盛洋，熊晓立.负载S-g-C3N4/MgAl-CLDH光催化砂浆的去污及水化性能研究［J］.硅酸盐通报，2024，43（1）：44-51. |
| LIN Shujin， LUO Shengyang， XIONG Xiaoli.Decontamination and hydration performance of photocatalytic mortar loaded with S-g-C3N4/MgAl-CLDH［J］.Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2024，43（1）：44-51. | |
| 23 | 林元明，林佳福，熊晓立，等.TiO2改性钢渣基透水混凝土的力学和NO x 降解性能研究［J］.硅酸盐通报，2024，43（1）：191- 199. |
| LIN Yuanming， LIN Jiafu， XIONG Xiaoli，et al.Mechanical and NO x degradation performance of TiO2 modified steel slag-based permeable concrete［J］.Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2024，43（1）：191-199. | |
| 24 | 贾霞，王彦敏，张文凯，等.纳米TiO2降解汽车尾气在道路工程中的应用研究进展［J］.市政技术，2024，42（1）：10-16，29. |
| JIA Xia， WANG Yanmin， ZHANG Wenkai，et al.Research on nano-TiO2 degradation of automobile exhaust in road engineer-ing［J］.Journal of Municipal Technology，2024，42（1）：10-16， 29. | |
| 25 | 谭玉简，刘民，郭新闻，等.溶剂和微波辅助对NH2-MIL-125-Ti制备及其光催化性能的影响［J］.石油学报（石油加工），2021，37（4）：744-756. |
| TAN Yujian， LIU Min， GUO Xinwen，et al.Effects of solvent and microwave assistance on synthesis of NH2-MIL-125-Ti and its photocatalytic performance［J］.Acta Petrolei Sinica（Petroleum Processing Section），2021，37（4）：744-756. | |
| 26 | YIN Hongfei， YUAN Chunyu， LV Huijun，et al.The interface design of（0D/2D/1D） AgI/BiOI/C3N5 dual Z-scheme heterostructures with efficient visible-light-driven photocatalytic activity［J］.Separation and Purification Technology，2023，308：122815. |
| 27 | 智芳芳.PVC/g-C3N4复合材料的制备及其光催化净化污水的研究［J］.塑料科技，2024，52（2）：69-71. |
| ZHI Fangfang.Preparation of PVC/g-C3N4 composites and its photocatalytic purification of wastewater［J］.Plastics Science and Technology，2024，52（2）：69-71. | |
| 28 | 李明辉，谷二艳，邹星宇，等.N-CDs@Nb2O5-AMMC纳米材料的制备及其可见光催化性能研究［J］.功能材料，2024，55（1）：1203-1211. |
| LI Minghui， GU Eryan， ZOU Xingyu，et al.Preparation of N-CDs@Nb2O5-AMMC nanomaterial and study of visible light photocatalytic property［J］.Journal of Functional Materials，2024，55（1）：1203-1211. |
/
| 〈 |
|
〉 |
