无定型碳g-C3N4制备及其光催化降解四环素性能

背景介绍自青霉素问世后，抗生素的应用进入了“黄金时期”，最常用的一类抗生素——四环素，人体肠胃很难将其完全吸收，一部分会以化合物的形式被人体排出到自然环境当中。由于四环素的稳定性高，其在自然界中难以被分解，对生态环境造成了不可估量的危害，因此迫切需要找到一种方法来解决这个问题。文章亮点以尿素和葡萄糖为原料，采用一步高温煅烧的方法制备C/g-C3N4复合材料通过调节葡萄糖的比例，改变复合物中无定型碳含量，对复合材料的可见光催化降解四环素性能进行研究，并初步探讨其催化反应机理。

内容介绍1

实验部分1.1

主要仪器与试剂1.2

实验方法1.2.1

光催化剂的制备准确称取10.0

g尿素和一定质量的葡萄糖放入研钵中，研磨至粉末状，使其充分混合。接着将其转移到坩埚当中，盖严盖子后放置于高温电炉。1.2.2

可见光催化降解四环素性能将四环素作为目标降解物，首先取10mL（20mg/L）四环素溶液于离心管当中，作为第一个样品。接着将100mL（20mg/L）的四环素溶液转移至反应器当中，加入20mg催化剂，暗反应30min，使得样品和四环素完成吸附解离平衡，然后取样10mL于离心管中。2

结果与讨论2.1

XRD结果分析采用X-射线衍射仪对无定型碳、g-C3N4和复合物的物相结构进行分析，结果如图1所示。图1

样品的XRD图2.2

FT-IR结果分析采用FT-IR对样品官能团结构进行进一步分析，结果如图2所示，所有样品在816cm-1处有一个强吸收峰，是由三-S-三嗪环结构的弯曲振动所产生。图2

样品的FT-IR图2.3

XPS结果分析a.C1S图;

b.N1S图图3

g-C3N4和0.05%C/g-C3N4的XPS图谱为研究g-C3N4与复合材料的化学组成及键合特性，对其进行了XPS分析，结果如图3所示。2.4

微观结构分析通过透射电镜分别对无定形碳、g-C3N4和C/g-C3N4复合材料的形貌进行分析，结果如图4所示。a.无定形碳;

b.

0.05%C/g-C3N4;c.g-C3N4图4

样品的透射电镜图2.5

光吸收性能分析材料的光吸收性能是影响光催化性能的一个重要因素，为研究样品的光吸收性能，对g-C3N4与复合物的UV-Vis漫反射光谱进行分析，结果如图5所示。a.UV-vis漫反射光谱；b.带隙图图5

样品的光吸收性能2.6

光电化学分析a.I-t曲线图；b.阻抗图图6

样品的光电化学分析利用光电流测试对g-C3N4和0.05%C/g-C3N4的光生电子与空穴分离效果进行评价，光电流密度越高，光生电子与空穴分离效果越好。2.7

光催化降解四环素性能分析通过在可见光下降解四环素对样品的光催化性能进行分析，结果如图7所示。在没有任何光催化剂的情况下，四环素的光解作用可以忽略不计。图7

催化剂在可见光下对四环素的光降解曲线3

结论以葡萄糖和尿素为原料，通过高温聚合的方法制备出无定形碳/g-C3N4复合材料。其中无定型碳是以复合的形式和g-C3N4进行结合，无定形碳的引入不仅拓宽了对可见光的吸收范围，还促进了光生载流子的有效分离。可见光催化降解四环素结果表明：0.05%C/g-C3N4呈现出最好的光催