Fe掺杂g⁃C3N4光催化活化过硫酸钠降解偶氮染料

doi:10.3969/j.issn.1672-6952.2022.05.002

辽宁石油化工大学学报 ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (5): 13-17.DOI: 10.3969/j.issn.1672-6952.2022.05.002

Fe掺杂g⁃C₃N₄光催化活化过硫酸钠降解偶氮染料

亢春(), 马会强(), 李爽

辽宁石油化工大学环境与安全工程学院，辽宁抚顺 113001

收稿日期:2021-03-19 修回日期:2021-04-09 出版日期:2022-10-25 发布日期:2022-11-18
通讯作者: 马会强
作者简介:亢春（1996⁃），女，硕士研究生，从事废水高级氧化处理方面的研究；E⁃mail：2209354315@qq.com。
基金资助:
辽宁省高等学校创新人才项目(LR2016059);辽宁省教育厅基本科研项目(L2017LQN001)

Fe⁃Doped g⁃C₃N₄ Photocatalytic Activation of Persulfate for Degradation of Azo Dyes

Chun Kang(), Huiqiang Ma(), Shuang Li

School of Environmental and Safety Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China

Received:2021-03-19 Revised:2021-04-09 Published:2022-10-25 Online:2022-11-18
Contact: Huiqiang Ma

摘要/Abstract

摘要：

以硝酸铁为铁源，通过浸渍法制备Fe?C₃N₄复合材料。采用FT?IR对Fe?C₃N₄材料进行了表征分析。结果表明，Fe掺杂不改变g?C₃N₄的骨架结构，可以增加g?C₃N₄材料的光催化性能。以橙黄II为目标污染物，在可见光下Fe?C₃N₄催化活化过硫酸钠降解偶氮染料，考察了过硫酸钠物质的量、Fe?C₃N₄质量浓度、橙黄II质量浓度及pH对降解效果的影响，并对反应进行了动力学研究，分析了所制备的催化材料的稳定性。结果表明，在Fe?C₃N₄质量浓度为2.0 g/L、过硫酸钠与污染物物质的量比为1 200∶1和pH=3的条件下，降解效果最好，降解率为77.8%；Fe?C₃N₄/过硫酸钠体系对偶氮染料的降解满足准二级动力学方程；Fe?C₃N₄材料具有可重复利用性。

关键词: 铁掺杂石墨相氮化碳, 过硫酸钠, 光催化, 偶氮染料

Abstract:

Ferric nitrate was used to provide iron source, and Fe?C₃N₄ composite material was prepared by impregnation method. FT?IR was used to characterize and analyze the prepared materials. The results show that Fe doping does not change the skeleton structure of g?C₃N₄ and can increase the photocatalytic performance of g?C₃N₄ materials. Taking orange II as the target pollutant, Fe?C₃N₄ catalyzed the activation of persulfate to degrade azo dyes under visible light. The effects of persulfate dosage, Fe?C₃N₄ dosage, pollutant concentration and pH conditions on the degradation effect were examined, and the reaction kinetics was studied to analyze the stability of the prepared catalytic materials. The results show that when the Fe?C₃N₄ concentration is 2.0 g/L, the molar ratio of persulfate to pollutants is 1 200∶1, and pH=3, the degradation effect is best, and the degradation rate is 77.8%; Fe?C₃N₄/persulfate system is dual the degradation of nitrogen dyes satisfies the quasi?second?order kinetic equation; Fe?C₃N₄ material is reusable.

Key words: Iron?doped graphite phase carbon nitride, Persulfate, Photocatalysis, Azo dye

中图分类号:

X523

亢春, 马会强, 李爽. Fe掺杂g⁃C₃N₄光催化活化过硫酸钠降解偶氮染料[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2022, 42(5): 13-17.

Chun Kang, Huiqiang Ma, Shuang Li. Fe⁃Doped g⁃C₃N₄ Photocatalytic Activation of Persulfate for Degradation of Azo Dyes[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2022, 42(5): 13-17.

图/表 8

图1 g?C3N4和Fe?C3N4的FT?IR图谱

图2 过硫酸钠与污染物物质的量比对降解效果的影响

图3 Fe?C3N4质量浓度对降解效果的影响

图4 橙黄II初始质量浓度对降解效果的影响

图5 pH对降解效果的影响

表1 降解反应动力学相关参数

ρ（橙黄II）/ (mg·L^-1)	一级动力学方程			二级动力学方程
ρ（橙黄II）/ (mg·L^-1)	k₁/min^-1	Q_e/（mg·g^-1）	R²	k₂/[g·（mg·min）^-1]	Q_e/（mg·g^-1）	R²
50	0.017	0.18	0.896 4	0.16	0.36	0.992 0
20	0.011	0.15	0.969 7	0.18	0.41	0.996 7
10	0.016	0.20	0.867 0	0.14	0.42	0.992 2

图6 Fe?C3N4材料回收次数对降解效果的影响

图7 Fe?C3N4材料反应前后的XRD图

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Fe掺杂g⁃C₃N₄光催化活化过硫酸钠降解偶氮染料

Fe⁃Doped g⁃C₃N₄ Photocatalytic Activation of Persulfate for Degradation of Azo Dyes

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