有机蒙脱石诱导g-C3N4/TiO2异质结复合机理及材料光催化性能研究

基本信息
批准号:51504263
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:孙志明
学科分类:
依托单位:中国矿业大学(北京)
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郑水林,胡志波,李春全,姚光远
关键词:
光催化gC3N4/TiO2诱导复合有机蒙脱石异质结
结项摘要

Because of its high efficiency, energy saving, environmental friendly property and good applicability, the photocatalytic composite material using natural minerals as the carrier has good application prospect in organic wastewater treatment. In this project, with the organoclays interlayer as the micro reaction area, using organic modifier as the inducing agents of graphite carbon nitride (g-C3N4) and TiO2 precursor, the interface reaction mechanism in the preparation process of the novel nano g-C3N4/TiO2 heterojunction/montmorillonite photocatalytic composite material with controllable structure and performance will be studied in detail. And the relationship between the material structure and the photocatalytic properties will be systematically revealed. In addition, the technological basis of its application in phenol and methyl orange wastewater treatment will be investigated to demonstrate the photocatalytic reaction mechanism and the promotion mechanism of carrier on the material photocatalytic performance, and explore the synergistic relationship between adsorption and photocatalytic degradation. This project not only provides the theoretical basis of the preparation and the structure and property control for g-C3N4/TiO2 heterojunction/montmorillonite composite, but also has important theoretical significance and reference value for the organic wastewater treatment.

以天然矿物为载体的复合光催化材料,因其高效、节能、环境友好及适用性好,在有机废水处理中具有良好的应用前景。本项目以插层改性后的有机蒙脱石层间域作为微反应区,利用有机改性剂诱导类石墨氮化碳(g-C3N4)与TiO2的前驱体进入层间域,研究结构和性能可控的新型纳米g-C3N4/TiO2异质结/蒙脱石复合光催化材料制备过程中的界面反应机理,揭示复合光催化材料结构特性与可见光光催化性能间的构效关系;研究该材料用于处理含酚和甲基橙废水的应用基础,进而揭示载体对材料光催化性能的促进机制及材料光催化反应机理,并探明材料吸附与光催化降解性能间的协同关系。本项目不仅可为g-C3N4/TiO2异质结/蒙脱石复合光催化材料的构筑及结构与性能调控提供理论依据,而且对于有机废水深度处理具有重要理论意义与参考价值。

项目摘要

天然层状及多孔硅酸盐矿物因来源广泛、成本低廉、具有离子交换特性和吸附能力,是理想的光催化剂载体材料。本项目以蒙脱石为代表的天然层状及多孔硅酸盐矿物为光催化剂载体,利用矿物层间及表面作为微反应区,通过有机改性剂诱导复合、浸渍-热聚合等方式,在矿物表面、孔结构与层间生成g-C3N4、纳米g-C3N4/TiO2异质结等催化剂,并通过载体选择、气氛控制、表面官能团调控及构建不同异质结等方式,制备出一系列高活性可见光响应的矿物基复合光催化材料;通过材料结构设计、实验制备、理化特性探究以及理论计算与模拟,揭示了复合光催化材料的光催化活性提升机理,查明了各种不同工艺因素对复合材料光催化性能的影响规律,并有效建立了制备参数、材料结构、理化特性三者与复合材料光催化活性的关系;并采用多种方式如降解有机废水、降解空气污染物、抗菌等来考察复合光催化材料的应用性能,得到了复合光催化材料的应用基础,并探明了复合材料吸附与光催化特性间的协同机理。在本项目的资助下,项目负责人以第一/通讯作者共发表SCI论文13篇,其中ESI高倍引1篇,一区论文3篇;申请发明专利3项;参与出版著作2部;培养硕士研究生2名,协助培养博士生3名;获得建材科技进步奖一等奖1项(排名第4);参加国际国内学术会议6次。圆满完成了项目预期目标。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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