社会的不断发展,推动着化学工业的发展,如何解决由工业现代化导致的污染成为了一个刻不容缓的问题,人类肩上保护环境的担子越来越沉#65377;其中,染料废水是主要的有害工业废水之一,主要应用于纺织#65380;印染#65380;皮革#65380;化妆品#65380;医药#65380;食品等行业#65377;染料废水中含有多种具有生物毒性及致癌有机物,严重危害人类健康,且具有排放量大#65380;污染面广和难以降解的特点#65377;因此染料废水的处理工艺逐渐成为人们关注的焦点#65377;

在过去的几十年中,人们已经开发了许多光催化剂,如二氧化钛等#65377;然而,各种缺点却极大地限制了光催化效率和太阳能氢转化的实际应用#65377;例如:吸收能力差(二氧化钛),光生电子对的快速复合率,以及对人体健康和对环境有害的高毒性等#65377;我们必须开发出有效可见光吸收和电荷分离的新型光催化材料,以解决这些问题#65377;

碳纳米点(CDots)作为一种继富勒烯#65380;碳纳米管和石墨烯之后被发现的新的碳纳米材料,通常为尺寸小于10nm#65380;准球形的纳米粒子#65377;由于其具有良好的水溶性#65380;生物相容性#65380;化学惰性#65380;低毒性#65380;易于实现表面功能化以及良好的荧光稳定性等一系列优良性能,自发现之初就受到人们的极大关注,并成为最热门的碳纳米材料之一#65377;碳纳米点表现出独特的光诱导电子转移,光致发光和电子储存性质,具有良好的光催化性能#65377;特别地,碳纳米点具有很高的催化活性可以通过化学催化双氧水分解,生成氧气,或产生自由基用于降解有机物#65377;

而石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种非金属半导体,作为碳氮材料的一种,不但抗酸碱及光的腐蚀#65380;稳定性好#65380;对可见光有一定的吸收作用结构#65380;性能易于调控,具有较好的光催化性能,而且有良好的吸附性,可作为催化剂载体#65377;因而成为催化领域的研究热点#65377;

Cu₂O本身具有一定的催化作用,能将H₂O₂催化分解使其产生HO#8226;和O₂#65377;

本课题拟制备Cu /CDots/g-C₃N₄的复合材料,以获得更优良的性能,催

化H₂O₂高效产生羟基自由基(HO#8226;),从而高效降解染料#65377;

将Cu₂O#65380;碳纳米点和g-C₃N₄,以不同比例将三者进行复合,而后对制备的Cu /碳纳米点/g- C₃N₄复合材料进行表面形貌表征,最后检验不同配比的H₂O₂/复合材料对染料的催化降解性能#65377;

2. 研究的基本内容与方案

基本内容:三聚氰胺是制备g-C₃N₄的主要原材料,将一定量的氧化亚铜、柠檬酸与三聚氰胺溶于20ml蒸馏水，形成非均相浊液。将所得混合物放入马弗炉中,在100℃下蒸干，而后以20℃/ min的升温速率加热至520℃,并在该温度下再保持4小时#65377;而后对合成的产物用TEM（及XPS#65380;XRD#65380;IR等）进行表面形貌表征#65377;最后用罗丹明B(RhB)作为目标污染物,检验Cu /碳纳米点/g-C₃N₄的催化性能#65377;

目标:合成性能优越的Cu /CDots/g-C₃N₄的复合材料,完成其形貌表征#65377;并进行H₂O₂降解染料#65380;H₂O₂/g-C₃N₄降解染料#65380;H₂O₂/ CDots/g-C₃N₄降解染料#65380;H₂O₂/Cu /CDots/g-C₃N₄复合材料降解染料四组催化性能对比研究#65377;