介孔氮化碳光催化降解诺氟沙星的动力学机制

摘要

采用一种简单高效的制备方法,利用SiO2为模板制备出具有更高催化活性的介孔氮化碳材料(mpg-C3N4),并通过透视电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附测试(BET)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光电子能谱(XPS)对mpg-C3N4的形貌、组成结构进行表征.结果显示,mpg-C3N4表面存在大量直径约12nm的孔状结构,与g-C3N4相比,比表面积大幅度增大,并因此提供了更多的活性位点从而提高其光催化活性.使用紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和荧光光谱(PL)对其光电化学性能进行测试.结果表明介孔材料的引入使得氮化碳的吸收光谱发生红移,并降低了光生电子-空穴对复合率,从而提高对可见光利用效率.通过对诺氟沙星(NOR)的降解与吸附实验研究表明,NOR的光催化降解过程符合一级动力学和Langmuir-Hinshelwood动力学模型,而mpg-C3N4对NOR的吸附符合二级动力学,表明NOR的光催化降解主要发生在催化材料的表面且以化学吸附为主.吸附实验表明mpg-C3N4在30min内可以吸附56.78％的NOR,降解实验显示,光解1.5h后,超过90％的NOR可被降解.相比体相g-C3N4,mpg-C3N4表现出良好的吸附性能和光催化性能.pH值影响实验表明pH值约为7.41时达到最佳降解效果,主要归因于药物形态与材料表面电荷作用.淬灭实验表明O2和h+是降解体系中的主要活性物质.