光催化降解有害气体系统

随着我国社会经济的迅速发展，不可避免地伴随着大量废弃物排放，这导致了严重的环境污染和生态破坏。这些因素正危及我国居民生存安全。另外，调查表明环境污染问题也会影响到我国的可持续性发展。所以，保护与治理环境是构建环境友好、和谐社会和实现我国社会经济叮持续发展的重要任务。传统污染物处理方法不能彻底消除降解污染物，也容易造成二次污染，使用范围窄。仅适合特定的污染物，还伴随着能耗高，不适合大规模推广等缺陷。近些年来，利用光催化技术降解和消除污染物得到人们的广泛关注。光催化氧化技术是一种集高效节能、操作简便、反应条件温和、同时可减少二次污染等突出特点于一身的一项新的污染治理技术，而且从地球卜物质循环的角度来看，光催化技术可以将大量的有机污染物降解为CO2和H2O．从而被植物利用．形成了循环，如图l所示，可以说光催化技术正足人类所急需的一种技术。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206281052_374718_2556116_3.jpg 光催化技术起源于20世纪70年代．自从日本学者Fujishima和Honda发现了利用TiO2单晶可将水光催化分解之后。世界范围内，便开始了光催化氧化技术在污水处理、空气净化、抗菌杀毒等方面的应用研究，于是光催化技术受到全世界的广泛关注。并得到了快速发展。如今人们对于光催化技术的研究主要分为对光催化剂的研究(如TiO2、ZnO)和对光催化反应条件的研究，其中。对反应条件的研究中，人们为了让光催化氧化反应能稳定和高效的进行，会设计出相应的反应器，用来为反应提供良好的平台，一个设计良好的反应器，将能大大提高反应体系的反应效率，从而达到高效、节能、稳定等目的。1 光催化反应器的设计依据 光催化反应器的设计主要目的是为了给光催化氧化反应提供高效和稳定的反应空间和环境。实现光催化过程对光的充分利用，从而提高反应效率。由于光催化反应需要有光子参与，光催化剂才能将光能转化成为化学反应所需的能量，来进行催化降解作用，因而在设计反应器的时候，最主要的两个理论依据就是光的传输理论和催化反应动力学理论。光的传输以及在光在反应器中的分布直接影响到催化剂对于光的吸收效率。充分均匀的催化剂分散可保证光在传输途中浪费少，这样催化剂对光的利用效率高，反之将会有较多催化剂由于得不到或者只接受到很少的光照而不能充分的进行光催化氧化反应。2 国内外光催化反应器的发展 早期的光催化研究大多是在一些很随意的反应条件下进行的。比如在液相光催化反应中，催化剂与污染物溶液混合时，一般的实验过程都是人工用玻璃棒进行搅拌。由于人为误差的因素难以避免，会对结果的准确性和再现性产生较大影响。为了满足对光催化反应器准确、稳定和高效的要求，反应器的设计也在不断的变化。一个设计较好的反应器，不仪可以提高光催化反应的效率，而且可以将其大规模化。可高效稳定的进行光催化作业，从而实现产业化。到目前为止，有一些类型的反应器已经用于诸如污水和空气处理的工业化应用。2．1流动床光催化反应器 流动床光催化反应器是将催化剂与待降解物质直接混合的一种反应器。一直以来，人们都在为满足不同的光催化反应要求，设计不同的反应器。应用最多的儿种类型的反应器包括椭圆型、底灯型和柱型，如图2所示。这几种反应器的特点是不仅效率较高，制作难度低。而且可以用于大多数的反应类型，可以同时满足液相和气相两种类型的光催化反应，因而得到了广泛的应用。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206281053_374721_2556116_3.jpg 椭圆型反应器(图2(a)所示)是将灯管和反应区分别放在椭圆的2个焦点上，这样可以很好的将灯管所发出的光集中在反应区内，减少了光的浪费，提高了整体的效率。虽然反应器中的反应区在椭圆型焦点上，但是这不表示灯管所发出的所有光线都能达到反应器，而且这种类型的反应器．光的传输路程较长，这样就增加了光在传输过程中的损失，并且反应区域内光的分布不均匀。底灯型反应器(图2(b)所示)是对椭圆型反应器的改进，它的光源位于抛物线的焦点上，但是光源的光线并不是聚焦在另一个焦点，而是从下往上射人反应区，光进入了反应区域后就不会再被反射回来。更大程度的利用了光源。柱型反应器是现在比较成熟的类型，一般可分为中灯外反应区(图2(c)所示)和中反应区外灯(图2(d)所示)2种。柱型反应器有着较高的光利用率和良好的对称性(可使光在反应区内均匀的分布，减少局部差异)。一些发达园家，这两种反应器已经用来处理污水，在这2种反应器中．光从光源发出来后，基本上都会通过反应区。特别是中灯外反应区这样的反应器．光的利用率几乎可以达到最大。在光源的光照强度合适的情况下，甚至可以不需要反射壁。都可以达到光的最大利用率。而且这种柱型的反应器制造难度小，成本低。适合大规模的生产和运用。因此现在的大多数针对反应器的研究，也是以柱型为模型来进行的。2．2 固定床光催化反应器 在近年来，人们将催化剂固定在一些载体表面来进行催化反应．即固定床反应器，这样避免了光催化剂的分离问题。固定床与传统的流动床的区别在于，催化剂不随液体或者气体一起流动．而是固定在玻璃或者其它介质表面，污染物流经其表面来进行反应。这样一来，人们就可能更精确的了解催化剂的性质，并易于控制催化反应的进行，也易于催化剂和反应物的分离。基于这种思路，人们设计了一些新型的光催化反应器，其中效果比较好的是平板型和喷泉型，如图3所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206281053_374722_2556116_3.jpg 平板型的反应器是将催化剂固定在平板上，在光照的条件下．将污染物液体或者气体缓慢的通过催化剂表面降解，属于层流型反应器。这种反应器的好处在于制造简单，待降解物经过催化剂的时候光照时间和光照强度基本一致，并很容易控制流动速度。当流速放慢的时候可提高反应物的降解程度。但是所需时问也就相应增加；当加快流速的时候虽然降解的程度不如流速慢的情况．但是所需时间较少。这种平板反应器可以根据不同的降解需求。调整流速，达到相应的效果。平板型的反应器还有另一个其他反应器不具备优点，由于催化剂是固定在平板上的。不会随着待降解物的流动而流动，也就省去了后续催化剂分离的步骤。但是也由于催化剂固定的原因，在降解一定时间后，催化剂的催化效率会降低，而更换催化剂比较困难，并且光的损失也比较严重。因为光源发出的光最多只有50％被利用．即使加装了反射壁．也会有大量的光损失掉。鉴于平板型反应器的造价低．易于控制的优点，很多实验室都运用平板反应器来进行一系列的光催化研究。 喷泉型反应器是近几年由Puma和Yueu等人提出的，此类反应器与平板型反应器大致相同，将催化剂固定在斜面上，在顶部固定光源，将待降解物斜面中心的喷嘴喷出，然后在重力作用下流经催化剂从而得到降解。此种反应器主要是用于研究催化剂的反应效率．由于结构相对比较复杂，所以应用也较少。还有很多种新型的反应器．比如球型反应器．这种反应器在理论上能达到非常高的光利用率，并且无论是光的分布。还是污染物的分布．还有催化剂的分布都能达到非常高的均匀性和稳定性．反应效率也是非常理想的，但是制作非常的困难．所以现在这种球型的反应器并不常见，是一种理想化的反应器。3 结语 随光催化技术的提高，光催化反应器也在被不断的改进和优化．越来越受到人们的重视．特别是光催化技术实现工业化后，反应器的设计需要进行系统的优化没计才能使光催化反应效率达到最优值，一个设计优良的反应器，不仅可以提高反应效率，还能减少对能源和原材料的浪费．提高经济效益。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206291103_374928_2556116_3.jpg

[align=center]论文题目：邻苯二甲酸二乙酯不同降解方法研究[/align][align=center]邻苯二甲酸二乙酯不同降解方法研究[/align]摘要：邻苯二甲酸二乙酯（DEP）常作为增塑剂出现在大众的视野之中，由于目前塑料被大肆使用，造成DEP成为主要环境污染物之一。DEP不仅能够对环境产生污染，还可以通过生物富集或皮肤接触等方式对人体健康产生危害。本文主要研究了近年来降解DEP的不同降解方法，如微生物降解、Fenton与类Fenton处理、臭氧氧化降解、光催化降解等。关键词：邻苯二甲酸二乙酯，微生物降解，臭氧氧化，芬顿效应，光催化[align=center]Study on Different Degradation Methods of Diethyl Phthalate[/align]ABSTRACT：Diethyl phthalate (DEP) often appear as plasticizer in public view, and the current plastic use wholesale, DEP has become one of the main environmental pollutants.DEP can not only pollut to the environment, but also harm human health through [font=arial][size=10px][color=#434343] [/color][/size][/font]biological concentration or skin contact and so on. In this paper, different degradation methods for DEP degradation in recent years were mainly studied, such as micro-biological degradation, Fenton and Fenton-like [font=georgia][size=13px][color=#2e2e2e]reactions[/color][/size][/font] , ozone oxidation degradation, photocatalytic degradation, etc. [size=18px]KEY WORDS:[/size][size=18px] Diethyl Phthalate，Micro-biological Degradation，Ozonation，Fenton Method，Photocatalysis[/size][align=center]目 录[/align]前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．[color=black]（6）[/color]第1章 概论．[color=black]．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（7）[/color]第1.1节 邻苯二甲酸二乙酯简介[font=宋体]．[/font][font=宋体][color=black]．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．[/color][/font][color=black]（7）[/color]第1.2节 邻苯二甲酸二乙酯对环境影响[font=宋体][color=black]．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．[/color][/font][color=black]（7）[/color]第1.3节 邻苯二甲酸二乙酯对生物体影响[font=宋体][color=black]．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．[/color][/font][color=black]（8）[/color]第2章 降解邻苯二甲酸二乙酯不同途径．．．．．．．．．．．．．．．．．．．[color=black]（8）[/color]第2.1节 微生物降解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（9）2.1.1 微生物降解机理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（[color=black]9）[/color]2.1.2 不同菌类降解DEP研究．．．．．．．．．．．．．．．．．[color=black]（9）[/color]2.1.3 本节小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．[color=black]（13）[/color]第2.2节 化学催化降解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．[color=black]（14）[/color]2.2.1 Fenton法降解DEP机理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（14）2.2.2 不同催化体系降解DEP研究．．．．．．．．．．．．．．．．[color=black]（14）[/color]2.2.3 臭氧氧化降解方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．[color=black]（18）[/color]2.2.4 本节小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（19）第2.3节 光催化降解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．[color=black]（20）[/color]2.3.1 光催化降解DEP途径概述．．．．．．．．．．．．．．．．．（20）2.3.2 不同光催化降解DEP研究．．．．．．．．．．．．．．．．．（20）2.3.3 本节小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（21）结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．[color=black]（22）[/color]参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．[color=black]（23）[/color][align=center]前 言[/align]邻苯二甲酸二乙酯（DEP）是一种环境污染物，对大气、水、土壤等均有不同程度的污染，同时通过对土壤的污染，影响植物生长，通过食物链威胁人体健康。并且DEP作为增塑剂，在日常生活中被大量使用，所以对DEP降解技术的研究是至关重要的。本课题主要围绕近年来邻苯二甲酸二乙酯不同降解技术的介绍以及分析，为传统降解技术提供优化降解效率（主要以添加催化剂为主）的方法。[align=center]第1章 概论[/align][align=center]第1.1节 邻苯二甲酸二乙酯简介[/align]邻苯二甲酸二乙酯（Diethyl phthalate DEP）。分子式：C12H14O4，属于肽酸酯类，是一种无色或微黄色带有芳香味的澄清油状液体。易溶于有机溶剂，几乎不溶于水。属于难挥发、中等极性和高脂溶性物质[1]。可以用作增塑剂，润滑剂，定香剂等，同时也可以改善部分这类材料的性能。[align=center]图1[color=black][/color]1 邻苯二甲酸二乙酯的分子结构式[/align][align=center]第1.2节 邻苯二甲酸二乙酯对环境影响[/align]DEP在工业领域的广泛使用会导致空气、水、土壤污染等环境问题。具体而言，DEP在大气中主要以气态的形式存在，并能够吸附于空气和水环境中的固体颗粒而引起污染[2]。所以实际上DEP可以说是“无处不在”，大量探究检测得出DEP存在于空气、水等各类物质中，并且严重污染土壤的质量。而将其作为增塑剂时，只要改变外界的温度等环境因素，DEP很容易就从塑料中脱附，影响生态环境。Demirta?, G等[2]通过洋葱曲霉测试得出DEP可以通过破坏细胞有丝分裂纺锤体从而影响洋葱生长，在高浓度的DEP中还会引起细胞的结构变化甚至坏死（图1[color=black][/color]2）。所以控制DEP浓度也是非常重要的。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202229657_7874_5365519_3.png[/img][/align][align=center]图1[color=black][/color]2 DEP引起的结构畸变和变化：a一个不清晰的维管束[font=宋体],[/font]b皮质细胞变形[font=宋体],[/font]c表皮中的物质积累[font=宋体],[/font]d扁平核[font=宋体],[/font]e表皮细胞变形，f坏死。[2][/align]DEP本身就是具有毒性的环境激素，所以DEP对生物体会产生不利影响。[align=center]第1.3节 邻苯二甲酸二乙酯对生物体影响[/align]DEP可以通过多种途径对人体健康产生威胁，如皮肤直接接触、呼吸等。主要途径一般是通过污染脂肪类食物。人类摄入这类食物，导致男性雄激素水平下降，精子数量、形态异常等危害[1,2]，而对于女性，高富梅等[3]则通过实验证实DEP作为增塑剂，用于各类生活产品中，在这样的生活环境下，DEP高度暴露在空气中。孕妇长期生活于其中有自然流产的高风险。对婴儿也会有很大的影响。人们还通过对鼠类进行实验发现DEP除影响生殖系统外会对肝脏等器官造成破坏。总之，由于DEP对生态环境以及动物体的危害性是巨大的也是不可逆转的，所以中国《地表水环境质量标准》和《饮用水质量标准》规定了DEP 的限值为300μgL-1。目前国际上也较为看重DEP的降解处理。接下来我将从生物降解、氧化降解、光催化降解三个方面介绍近年来降解DEP的主要方法。[align=center] 降解邻苯二甲酸二乙酯不同途径[/align]由于DEP不溶于水，易于吸附在固体颗粒上的性质所以可以通过活性炭等吸附剂以物理处理的方式去除DEP[4]。但物理处理效率低，需要大量的吸附剂，而吸附剂价格贵且无法回收再利用，最终达到的效果也只是让DEP由环境转移至吸附剂中不能使其降解，还有一定的可能造成二次污染，所以一般都是利用化学处理降解。[align=center]第2.1节 微生物降解[/align]2.1.1[color=black]、[/color]微生物降解机理在自然条件下，DEP的水解、光解速度都很慢，而微生物降解的速率较快、原料便宜、对环境影响小并且不会二次污染环境所以成为DEP降解主要途径。DEP通过吸附在菌体上，作为唯一碳源和能源被微生物利用后降解，虽然好氧菌类和厌氧菌类都可以降解但目前仍然以好氧菌类为主要研究对象，一般都是利用好氧菌类对DEP进行降解，主要是通过侧脸水解形成邻苯二甲酸（PA），PA再进一步降解[5]。形成PA则有两种途径，脱脂化和转酯化。脱脂化：在酯酶作用下DEP侧链酯基水解成邻苯二甲酸单酯，其进一步水解就形成了PA。转酯化：DEP侧链烷基脱落形成邻苯二甲酸二甲酯后进一步水解成PA。微生物中的酶使PA降解为原儿茶酚。原儿茶酚可以转化为三羧酸循环中必要的有机酸从而转化为CO2和H2O[4]。[align=center]图2[color=black][/color]1 DEP微生物降解简易流程（a邻苯二甲酸二乙酯 b邻苯二甲酸 c原儿茶酚）[/align]2.1.2[color=black]、[/color]不同菌类降解DEP研究虽然微生物降解速率较快，但并不是所有的微生物都能够起到这样的作用。这就需要我们去寻找高降解效率的菌类物质。如薛潮等[6]以鞘氨醇单胞菌为实验对象探究其对DEP的降解，吸附等行为。 通过对不同浓度（100mgL-1、300mgL-1）的鞘氨醇单胞菌对DEP去除、降解、吸附行为进行实验（图2[color=black][/color]2）.可以得出降解是鞘氨醇单胞菌去除DEP的最主要途径。在实验规定的时间内，降解率与时间正相关，与吸附率负相关。这是由于在去除过程将要结束时，作为微生物的唯一碳源DEP含量明显降低，DEP解吸到溶液中，最终被菌利用。由此我们可以知道微生物降解DEP以利用存在于或解吸到溶液的部分为主，很难直接利用被吸附的物质。同时他们还探究了表面活性剂对DEP降解的影响（图2[color=black]3[/color]）。不同的表面活性剂在不同浓度下对DEP产生的影响不同，这也可以作为改进微生物降解效率的一个因素。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202233341_1492_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]2 DEP的表观去除率、降解率、吸附率与非生物损失率[6][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202237578_6652_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]3 吐温80、吐温40和鼠李糖脂对DEP降解的影响[6][/align]李晗绪[7]对高降解菌—假单胞菌DNE-S1的生长环境条件、降解DEP途径、降解能力等因素进行实验。DNE-S1是通过脱脂化作用降解DEP，并且对DEP有耐受性，在 50-1500 mgL-1都可以有效降解DEP，同时发现在给定条件下DEP浓度为500 mgL-1时达到最高降解效率97.8%（图24 a）。在DEP浓度为500 mgL-1的固定值下，绘制三维响应面和轮廓（图25），理论上在三维响应面最高点得到DNE-S1生长的最佳条件是 29.96℃和pH 8.51。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202237316_7897_5365519_3.png[/img][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202239220_4875_5365519_3.png[/img][/align][align=center]图 2[color=black][/color]4 a)和 c)：不同 DEP 浓度下菌株 DNE-S1 的生长及降解能力；b)和 d)：不同 DEP浓度下的比生长速率和降解速率 [7][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202242011_3235_5365519_3.png[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]5 响应面图和等值线图[7][/align]Elen Aquino Perpetuo等[8]将由土壤中分离出来的皮氏罗尔斯顿菌（Ralstonia pickettii）一种耐盐好氧细菌作为DEP的唯一碳源，进行生物降解分析。发现皮氏罗尔斯顿菌能够在24 h（pH 7、30 ℃和200mgL-1）下完全降解300 mg L-1的DEP。这也可以从侧面证实其实环境中存在着许多能够降解DEP的微生物，还是有待我们发现。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202242169_8666_5365519_3.png[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]6 在300mgL-1DEP下皮氏罗尔斯顿菌的生物降解及细胞生长[8][/align]2.1.3[color=black]、[/color]本节小结综上，通过近年来对高降解菌的寻找以及实验，有许多可高效率短时间降解DEP的菌类被发现。而DEP吸附于微生物表面是降解的前提，解吸后在降解酶的作用下转化成为菌类的营养物质（经过三羧酸循环）。同时菌类的生长条件如温度、pH值等也影响着降解的效率，从而我们要探寻每种菌类最适宜的降解DEP的环境。其次表面活性剂对生物降解也存在一定的影响，表面活性剂通过促进或者抑制吸附作用从而起到间接影响。[align=center]第2.2节 化学催化降解[/align]2.2.1[color=black]、[/color]Fenton法降解DEP机理催化氧化降解如O3氧化、Fenton处理、电化学氧化等手段都是通过利用羟基自由基（OH）的氧化性达到降解DEP的目的[9]。所以OH是降解DEP的主要因素。而OH可以由H2O2分解得到。Fenton反应则是生成OH的一个传统氧化还原反应，主要利用了H2O2的氧化还原性。具体来说则是：Fe2+与H2O2反应生成Fe3+和OH，Fe3+又能和H2O2反应生成Fe2+，这样循环反应直到反应物消耗完为止。而我们利用OH与DEP反应生成其他自由基， 其他自由基进一步被氧化为CO2和H2O由此氧化降解DEP[10]。2.2.2[color=black]、[/color]不同催化体系降解DEP研究由以上原理章琴琴等[11]对影响Fenton降解法的因素进行探究，发现在研究范围内随着Fe2+浓度增大，DEP的降解效率变高（图2[color=black]7[/color]），但不论什么浓度的Fe2+在15min以后降解速率极慢，这是由于反应产生的Fe3+与H2O2反应速度很慢，无法及时还原出Fe2+，直接导致的结果就是OH的产率低。虽然DEP降解效率也随着H2O浓度的增大而升高，但可以从图2[color=black]8[/color]看出500μmolL-1及其以上浓度降解DEP的效率几乎相同。这是由于H2O2浓度过大会让OH进一步氧化成HO2，或者H2O2直接分解为H2O和O2。其次环境的pH值和土壤成分等都会影响DEP的降解效率。 [img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202244443_8618_5365519_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202244132_3876_5365519_3.png[/img][align=center] 图2[color=black]7[/color]不同浓度Fe2+对DEP降解率影响[11] 图2[color=black]8[/color]不同浓度H2O2对DEP降解率影响[11][/align]所以Fenton处理方法在实际应用除了只能在酸性环境下使用外还存在着H2O2易分解，Fe3+利用率低等缺点。于是目前人们利用不同的催化剂催化H2O2或是利用不同催化剂与过一硫酸盐PMS或CaO2体系探究提高降解DEP的效率的方法。截至目前，对PMS采用氧化铝和氧化铁混合物的柱撑黏土活化（Al/Fe-PILCs）是一种较好的方法，还不易产生二次污染[9,12]。邓亚梅等[10]利用V2O5催化H2O2这样的类Fenton处理法探究其影响DEP降解的情况（图29）。可以发现在其他因素不变的情况下，当V2O5投加浓度在0.1gL-1时降解率最大，效果最好。而同样的条件下单独的H2O2即使浓度增大也无法达到这样的降解率。由此可以充分说明V2O5催化H2O2降解效果好。更为重要的是利用5, 5, -二甲基-1-吡咯啉氮氧化物 (DMPO 一种OH捕获剂）来探究此类Fenton处理的机理时发现，在较宽的pH范围内都可以检测到OH的存在(图2[color=black]10[/color])，这也说明V2O5/H2O2体系改善了Fenton反应只能在酸性条件下降解DEP的限制条件。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202245411_5695_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]9 V2O5投加量对其催化H2O2降解邻苯二甲酸二乙酯 (DEP) 的影响（(a) 降解动力学 (b) 单独H2O2或V2O5对DEP降解影响）[10][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202247822_1370_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]10 不同pH条件下的V2O5/H2O2体系的EPR信号[10] [/align]Yang Zhou等[13]探究了黄铁矿（FeS2）催化CaO2降解DEP的方法（图2[color=black][/color]11为机理）。在pH为3.5时（经典Fenton处理法最佳pH值）探究不同体系对降解DEP的影响（图2[color=black][/color]12 a）。结果表明，单独使用CaO2降解效率低，但FeS2/CaO2体系比直接用Fe2+/H2O2体系有着更为优越的降解性能。探究FeS2用量也可以发现，在0.3gL-1时DEP在五分钟内完全降解（图2[color=black][/color]12 b），这更加说明了FeS2/CaO2体系优越的降解作用。而黄铁矿（FeS2）活化PMS的机理也与活化CaO2相似，同样提高PMS与FeS2用量能够有效降解DEP[12]。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202249492_5872_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]11 黄铁矿/ CaO2系统降解DEP途径[13][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202250761_2918_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]12 黄铁矿/CaO2体系降解DEP：（a）不同反应体系中DEP的降解动力学；（b）黄铁矿/ CaO2系统中对DEP降解的影响。[13][/align]Xiaolei Wang等[14]则是主要探究了CuS催化PMS体系降解DEP的效率（图2[color=black][/color]13降解途径）。控制温度在25°C下及pH=5，对比了CuS/PMS体系与CuS/H2O2体系等不难发现，CuS/PMS体系降解效率非常好（图2[color=black][/color]14 a）。同样用DMPO检测OH，也可以发现CuS/PMS体系有较强的响应信号。所以证实了此体系也是通过OH机理降解DEP。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202252431_7421_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]13 CuS / PMS体系降解DEP途径[14][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202252169_8666_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]14 CuS/PMS降解DEP：（a）不同氧化剂对DEP降解的动力学；（b）不同反应体系的EPR光谱。[14][/align]2.2.3[color=black]、[/color]臭氧氧化降解方法臭氧降解DEP机理其实和上述降解机理相似，即产生OH进而降解DEP。Mansouri Lobna等[15]对其也进行了研究。我们可以发现单独使用O3也可以有效的降解DEP（图215 a），并且在碱性条件下降解效果最好。此外随着DEP浓度降低，O3降解速率增加（图215 b）。对这个体系进行TOC（总有机碳）分析，同样可以发现DEP被完全降解（图215 c）。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202253107_9016_5365519_3.jpg[/img][/align]图215臭氧对DEP的去除效率：（a）在不同的pH值下（[DEP]0= 200 mg/L，CO32-?= 0.98×10-4M）；（b）：在不同的初始DEP浓度下（pH = 7，CO32-?= 0.98×10-4M）；（c）去除总有机碳（TOC）（pH = 7，[DEP]0?= 200 mg/L）T ＝ 20±1℃。[15]他们也探究了不同臭氧体系在不同pH下降解DEP的效率（图216），明显可以看出不同pH下O3/Al2O3体系降解效率最好，并且在pH=11时可以完全降解DEP。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202255537_3951_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图216 pH对异相催化臭氧化法DEP去除率的影响[15][/align]2.2.4[color=black]、[/color]本节小结其实从以上的实验探究我们也可以发现金属硫化物是较好的助催化剂，用催化PMS和CaO2的方法降解DEP，比起单独使用H2O2的降解效率要高，并且可使用的pH范围也要比H2O2高，当然这三种物质都要合适的催化剂才能体现出更优越的降解效率。而臭氧氧化降解则适用于碱性环境，在pH=11时还可以完全降解DEP。同时通过控制不同环境因素进行实验也不难发现，在不同环境因素（pH、温度等）对O3氧化、Fenton和类Fenton处理法降解效率有着非常大的影响，所以如果想要高效率降解就要针对不同环境使用不同催化降解DEP的物质。[align=center]第2.3节 光催化降解[/align]2.3.1[color=black]、[/color]光催化降解DEP途径概述光解过程主要的三种途径都是利用紫外光进行降解。一是直接由DEP吸收紫外光进行光降解。二是自由基吸收紫外光与 DEP 发生取代、络合、电子转移等反应。三是土壤中的有机物质经紫外光照射激发，激发态能量传递使DEP降解。2.3.2[color=black]、[/color]不同光催化降解DEP研究虽然在自然光照的条件下，光降解DEP的效率低，但加入催化剂后能够明显提高效率。光催化降解DEP常用的催化剂是TiO2，Mansouri Lobna等[15]假设反应为一级反应，探究了TiO2用量与反应速率的关系。明显看出TiO2用量超过1gL-1时反应速率下降，主要原因是光散射导致光透过性差。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202255138_9474_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图217 TiO2用量对DEP光催化降解的拟一级反应速率常数k的影响[15][/align]实际上TiO2复合型材料光催化性能更好。方媛萍[16]利用CuO/TiO2复合型光催化剂对影响光降解的因素邻苯二甲酸酯类（PAEs）中的DMP、DEP、DBP、DEHP进行了对比实验。除了必要的pH以及催化剂加入量的控制变量实验外，还进一步探究了光照条件。经过5小时的暗反应DEP几乎不降解，而在5小时紫外照射下DEP降解效率达到45.26%，这也充分说明了光照条件也是重要影响因素之一。[align=center]表1[color=black][/color]1 四种不同捏合块构型下流道的物理参数[16][/align][table][tr][td][align=center]化合物[/align][/td][td][align=center]UV[/align][/td][td][align=center]暗反应[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]DMP[/align][/td][td][align=center]38.85%[/align][/td][td][align=center]3.25%[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]DEP[/align][/td][td][align=center]45.26%[/align][/td][td][align=center]0.41%[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]DBP[/align][/td][td][align=center]51.33%[/align][/td][td][align=center]0.54%[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]DEHP[/align][/td][td][align=center]54.60%[/align][/td][td][align=center]0.68%[/align][/td][/tr][/table]戴高鹏等[17]则是探究了DEP分子印迹TiO2纳米管阵列（DM-TNA）光电降解DEP，通过与光催化降解和电化学氧化降解进行对比不难发现（图218），光电降解速率快且降解效率高。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202256202_8079_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图217 三次沉积循环的DM-TNA的(a)电化学氧化、(b)光催化和(c)光电催化降解DEP的活性比较[17][/align]2.3.3[color=black]、本节小结[/color][color=black]光降解DEP一般都是利用紫外光，且若只在紫外光照射下不难发现降解效率仅在50%左右，添加TiO[/color][color=black]2[/color][color=black]催化剂明显降解效率有所提升，而利用TiO[/color][color=black]2[/color][color=black]复合催化材料则是更进一步提升了光降解效率。并且从目前的研究来看，光电降解性能可能要比光降解性能更好，这也不失为一个研究方向。[/color][align=center]结 论[/align]本课题基于近年来各个课题组对邻苯二甲酸二乙酯所作实验研究及理论知识得到以下结论：1、DEP是一种环境激素，对环境中动植物生长起到很大危害，在人们的日常生活中，又由于其作为增塑剂被大量使用，导致人们通过生物聚集、皮肤接触、呼吸等方式摄入DEP，而大量摄入则会影响到人体健康。2、截至目前，微生物降解DEP是最普遍的降解途径，部分微生物能够将DEP作为唯一碳源以及能量，直接将DEP作为营养物质吸收。并且在合适的环境条件及微生物浓度下可以完全降解DEP。3、DEP还可以通过化学氧化降解，其中最重要的就是Fenton效应，但Fenton效应普遍存在循环利用率低，适用pH范围窄等问题，于是产生了类Fenton法，通过加入不同的催化剂活化H2O2、PMS、CaO2等，降解效率显著提升，并且适用pH范围变宽，使得在不同的土壤条件下通过化学氧化降解途径也可以达到高降解效率。4、光降解效率并没有其他化学氧化降解和微生物降解效率高，目前较为优异的光降解催化剂是TiO2，研究表明TiO2复合材料（可加入微量过渡元素氧化物）有着更好的光降解性能。[align=center]参考文献[/align][1] 张政芳. 基于高级氧化技术对邻苯二甲酸二乙酯、草甘膦和四环素的去除研究[D].华南理工大学,2019.[2] Güray Demirta?,Külti?in ?avu?o?lu,Emine Yal?in. Aneugenic, clastogenic, and multi-toxic effects of diethyl phthalate exposure[J]. Environmental Science and Pollution Research,2020,27(5).[3] 高福梅,蔡晓辉,沈浣.邻苯二甲酸酯类化合物暴露情况与自然流产的关系[J].国际生殖健康/计划生育杂志,2013,32(04):281-283.[4] 李静. 邻苯二甲酸酯降解菌的降解特性与降解机制的初步研究[D].西南大学,2018.[5] 唐锦平. 土壤中邻苯二甲酸酯的生物可降解性及影响因素研究[D].湖南农业大学,2019.[6] 薛潮,唐锦平,曹若愚,罗斯.邻苯二甲酸二乙酯的微生物降解与吸附性能研究[J].环境污染与防治,2019,41(05):526-530+535.[7] 李晗绪. 一株DEP高降解菌Pseudomonas sp.DNE-S1对DEP强化降解[D].东北农业大学,2019.[8] Perpetuo Elen Aquino,da Silva Esther Cecília Nunes,Karolski Bruno,do Nascimento Claudio Augusto Oller. Biodegradation of diethyl-phthalate (DEP) by halotolerant bacteria isolated from an estuarine environment.[J]. Biodegradation,2020,31(4-6).[9] 冯莉莎,方国东,周东美,高娟.铝铁柱撑黏土活化单过硫酸盐降解邻苯二甲酸二乙酯的研究[J].土壤,2020,52(05):962-968.[10] 邓亚梅,王荣富,方国东,周东美.五氧化二钒类Fenton降解邻苯二甲酸二乙酯的机制研究[J].生态毒理学报,2017,12(03):717-725.[11] 章琴琴,丁世敏,封享华,余友清,王捷,陈凤贵,黄海燕.Fenton法降解邻苯二甲酸二甲酯的动力学特征及其影响因素研究[J/OL].环境化学:1-8[2021-01-07].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1844.X.20201109.1030.016.html.[12] 周洋. 基于黄铁矿的非均相类-Fenton反应高效降解邻苯二甲酸二乙酯的机制研究[D].安徽师范大学,2019.[13] Yang Zhou,Min Huang,Xiaolei Wang,Juan Gao,Guodong Fang,Dongmei Zhou. Efficient transformation of diethyl phthalate using calcium peroxide activated by pyrite[J]. Chemosphere,2020,253.[14] Wang Xiaolei,Ding Yingzhi,Dionysiou Dionysios D.,Liu Cun,Tong Yunping,Gao Juan,Fang Guodong,Zhou Dongmei. Efficient activation of peroxymonosulfate by copper sulfide for diethyl phthalate degradation: Performance, radical generation and mechanism[J]. Science of the Total Environment,2020,749.[15] Mansouri Lobna,Tizaoui Chedly,Geissen Sven-Uwe,Bousselmi Latifa. A comparative study on ozone, hydrogen peroxide and UV based advanced oxidation processes for efficient removal of diethyl phthalate in water.[J]. Journal of hazardous materials,2019,363.[16] 方媛萍. 水体中邻苯二甲酸酯的直接质谱检测及其光催化降解研究[D].吉林大学,2019.[17] 戴高鹏,周京慧,龙家豪,李尊,刘力.分子印迹TiO_2纳米管阵列的制备与选择性光电催化降解邻苯二甲酸二乙酯[J].无机化学学报,2020,36(05):850-856.李鹏，耿孝正．同向啮合双螺杆挤出机捏合块流道三维流场分析[J]．中国塑料，2000，14(3)：1．

[align=center][b][font=黑体]时间分辨荧光光谱测定不同氮化碳纳米结构的光催化性能研究[/font][/b][/align][align=center][font=宋体]刘传德，束[/font][font=宋体]爽，魏[/font][font=宋体]巍[/font]*[/align][align=center][font=宋体]江苏大学[/font][font=宋体]分析测试中心[/font], [font=宋体]江苏[/font] [font=宋体]镇江[/font] 212013[/align][b][font=黑体]摘[/font][font=黑体]要[/font]: [/b][font=宋体]本文系统地研究了不同[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]纳米结构（块体[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和纳米线）光催化降解亚甲基蓝的活性及其在纳米尺度下的时间分辨荧光光谱。主要研究目的是阐明不同氮化碳纳米结构对光活性影响的因素。时间分辨荧光光谱表明，氮化碳纳米线形成了低的价导带和稳定的发光缺陷态，进而增长了其荧光寿命。研究进一步表明，氮化碳纳米线的界面发生的电子转移受氮化碳结构缺陷的影响。此外，光催化实验结果表明，与块体[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]相比所制备的纳米线具有更高的催化活性。[/font][b][font=黑体]关键词[/font]: [/b][font=宋体]氮化碳[/font][font=楷体_GB2312]；[/font][font=宋体]纳米线；时间分辨荧光光谱；光催化活性[/font][align=center][b]Study on photocatalytic properties of different carbonnitride nanostructures determined by time-resolved fluorescence spectroscopy[/b][/align][align=center] LIU Chuan-de, SHU Shuang, WEI Wei *[/align][align=center]Analysis &Testing Center, Jiangsu University,Zhenjiang 212013, China[/align][b]Abstract:[/b]The time-resolved photoluminescence(PL) in the nanosecond time scale of different g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub]nanostructures (bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4 [/sub]and nanowires) has beensystematically investigated in relation to their photocatalytic degradation ofMethylene blue (MB). The main aim of the study is to elucidate the origin ofthe effects in photoactivity produced by different g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub]nanostructures. Time-resolved PL analysis indicates carbon nitride nanowiresintroduce new stabilized luminescent defective trap states below the conductionband revealed by long-living PL components. While analysis indicates that theelectron transfer occurring at the carbon nitride nanowires interface is affectedby the defective structure of carbon nitride. Furthermore, the photocatalyticexperimental results indicated that the as-prepared nanowires showed enhancedactivities compared with bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub].[b]Key words:[/b]carbon nitride nanowires time-resolvedphotoluminescence photocatalytic activity[font=宋体]石墨相氮化碳（[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]）是由[/font]N[font=宋体]桥连七嗪环（[/font]C[sub]6[/sub]N[sub]7[/sub][font=宋体]）结构单元构成的二维层状材料，它具有可见光响应、化学稳定性好、热稳定性高及成本低廉等突出优点[/font][sup][1, 2][/sup][font=宋体]，在可见光催化水分解制氢[/font][sup][3][/sup][font=宋体]、二氧化碳还原[/font][sup][4][/sup][font=宋体]及环境治理[/font][sup][5][/sup][font=宋体]等领域得到了广泛应用，是近年备受研究人员关注的一种聚合物光催化材料。块体氮化碳（[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]）存在比表面积低、光生载流子易复合和光吸收有限等缺点[/font][sup][6][/sup][font=宋体]，限制了石墨相氮化碳的实际应用前景。[/font][font=宋体]研究工作者通过调控[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]的形貌来改善其催化活性[/font][sup][7][/sup][font=宋体]，近年来，各种形态的纳米结构不断出现，已经报道的超薄纳米片、三维多孔等结构[/font][sup][3-5][/sup][font=宋体]，此类结构都有这优异的特性，备受工作者青睐。[/font][font=宋体]时间分辨荧光光谱也叫瞬态荧光光谱，能够表征样品由基态受激发到激发态后，再由激发单重态回到基态辐射光子的过程，能够直接获得荧光衰减曲线，从而获得瞬态相关的物理机制，可以进一步研究光催化过程的光诱导电荷分离及其转移过程。[/font][font=宋体]我们利用高级稳态瞬态荧光测试系统，以可调谐皮秒激光器为激发光源，对制备的不同[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]纳米结构（块体[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和纳米线）进行荧光性能检测。考察不同形貌[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]的瞬态寿命，辅以[/font]X[font=宋体]射线衍射仪、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和比表面分析仪器等相应的检测手段，研究不同结构[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]的相应性能，从而总结时间分辨荧光光谱寿命对催化性能的影响。[/font][b]1[/b][font=宋体]实验[/font][b]1.1[/b][font=黑体]材料与仪器[/font][font=宋体]三聚氰胺、三聚氰酸、无水乙醇、乙腈、亚甲基蓝均为分析纯，购自国药集团化学试剂公司；实验用水采用二次蒸馏水。[/font]X[font=宋体]射线衍射分析仪[/font]([font=宋体]德国[/font]Bruker [font=宋体]公司，[/font]D8 Advance)[font=宋体]，扫描电子显微镜[/font]([font=宋体]日本[/font]JEOL[font=宋体]公司，[/font]JSM-7001F)[font=宋体]，透射电子显微镜[/font]([font=宋体]日本[/font]JEOL[font=宋体]公司，[/font]JEM-1200EX)[font=宋体]，傅里叶红外光谱仪[/font]([font=宋体]美国赛默飞世尔科技有限公司，[/font]Nicolet 50)[font=宋体]，紫外可见分光光度计[/font]([font=宋体]日本岛津公司，[/font]UV-2450)[font=宋体]，全自动比表面和孔隙分析仪[/font]([font=宋体]美国康塔公司，[/font]NOVA4200E)[font=宋体]、高级稳态瞬态荧光测试系统[/font]([font=宋体]美国[/font]Photon Technology International[font=宋体]公司，[/font]QM4m)[font=宋体]。[/font][b]1.2[font=黑体]不同[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=黑体]纳米结构的制备[/font][/b][font=宋体]首先，称取等摩尔比的三聚氰胺和三聚氰酸，直接溶解于[/font]60 mL[font=宋体]的乙腈中，充分搅拌[/font]12h[font=宋体]，待搅拌结束后，用乙腈清洗数遍后，在[/font]80[font=宋体]℃下干燥[/font]12h[font=宋体]，获得白色粉末。将白色粉末分散于[/font]80 mL[font=宋体]的乙腈中，放入[/font]100mL[font=宋体]的内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，密封在[/font]180[font=宋体]℃下反应[/font]24h[font=宋体]，反应结束后，离心洗涤多次，在[/font]80[font=宋体]℃下干燥[/font]12h[font=宋体]获得前驱体。将前驱体放入坩埚中于管式炉中在氮气保护[/font]500[font=宋体]℃下煅烧[/font]2h[font=宋体]，待管式炉自然冷却至室温，取样品袋备用，标记为[/font]CNWs[font=宋体]。作为参比，根据之前的报道直接热解三聚氰胺获得样品，标记为[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][sup][3, 6][/sup][font=宋体]。[/font][b]1.3[font=黑体]光催化活性测试[/font][/b][font=宋体]取[/font]0.1g[font=宋体]催化剂加入到[/font]100mL 10 mg/L[font=宋体]亚甲基蓝溶液，暗反应[/font]30min[font=宋体]以保证吸附[/font]-[font=宋体]脱附达到平衡，然后打开光源（[/font]350 W[font=宋体]氙灯）照射在每隔[/font]30min[font=宋体]取出约[/font]3mL[font=宋体]液体，离心分离，利用采用紫外可见分光光度计测定溶液的吸光度。亚甲基蓝溶液的脱色率用以下公式计算：[/font][font=宋体]降解率[img=,433,65]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310091630259980_5308_5248244_3.png!w433x65.jpg[/img][/font][font=宋体]式中：[/font][i]C[sub]0[/sub][/i]—[font=宋体]原溶液中亚甲基蓝的初始质量浓度；[/font][i]C[sub]e[/sub][/i]—[font=宋体]亚甲基蓝溶液降解后的质量浓度；[/font][i]A[sub]0[/sub][/i]—[font=宋体]原溶液中亚甲基蓝的初始吸光度；[/font][i]A[sub]e[/sub][/i]—[font=宋体]亚甲基蓝溶液降解后的吸光度。[/font][b] 2 [/b][font=宋体]结果与分析[/font][b]2.1[font=黑体]不同[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=黑体]纳米结构的表征[/font][/b][align=center][img=,690,265]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310091629425631_5031_5248244_3.png!w690x265.jpg[/img][/align][align=center][font=宋体]图[/font]1 [font=宋体]所制备的[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font]CNWs[font=宋体]的[/font]XRD[font=宋体]谱图[/font](a)[font=宋体]和红外光谱图[/font](b)[/align][align=center] Fig. 1 XRD patterns (a) and FT-IR spectra (b)for the as-prepared samples: bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub] and CNWs.[/align][b]2.1.1[/b][font=楷体_GB2312]样品的晶相分析[/font][font=宋体]图[/font]1(a)[font=宋体]为[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font]CNWs[font=宋体]的[/font]XRD[font=宋体]谱图。在[/font]12.8[font=宋体]°和[/font] 27.3[font=宋体]°处出现石墨相氮化碳的特征衍射峰，与标准[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]的晶面相相吻合[/font][font=宋体]，分别对应于[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]的[/font](100)[font=宋体]和[/font](002)[font=宋体]晶面，[/font][font=宋体]且未观测到其它特征峰，表明采用超分子自组装法能够制备[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][sup] [6][/sup][font=宋体]。[/font]12.8[font=宋体]°处的衍射峰归属于[/font]melon[font=宋体]类物质的特征峰，由体系内缩聚的三嗪单元的有序排列引起；[/font]27.3[font=宋体]°处的衍射峰归属于典型层间堆积的共轭芳香体系，表明[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]具有类石墨的层状结构[/font][sup][4][/sup][font=宋体]。[/font][align=center][font=宋体][img=,690,297]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310091630100029_8764_5248244_3.png!w690x297.jpg[/img]图[/font]2[font=宋体]所制备的[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]样品的[/font]TEM[font=宋体]图：[/font](a) bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font](b) CNWs[/align][align=center]Fig. 2 RepresentativeTEM micrographs of (a) bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub] and (b) CNWs.[/align][font=宋体]此外，与[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]相比，[/font]CNWs[font=宋体]处于[/font]27.2[font=宋体]°处的峰出现偏移，说明该材料的晶面间距增大，表明层状结构被破坏，且强度变弱，说明采用超分子自组装法合成的[/font]CNWs[font=宋体]具有更高的缺陷率[/font][sup][8][/sup][font=宋体]。图[/font]1(b)[font=宋体]为[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font]CNWs[font=宋体]的红外光谱图。[/font]CNWs[font=宋体]的红外吸收峰位与[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]基本一致，均表现出典型的[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]特征振动模型，说明两种纳米结构的[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]表观官能团结构相似，[/font]810 cm[sup]-1[/sup][font=宋体]处的吸收峰归属于三嗪结构单元典型的弯曲振动模式[/font][sup][4][/sup][font=宋体]，[/font]890 cm[sup]-1[/sup][font=宋体]处的吸收峰归属于[/font]N-H[font=宋体]键的弯曲变形，[/font]1240~1640 cm[sup]-1[/sup][font=宋体]处的吸收峰是典型的芳香型碳氮杂环（[/font]C–N(–C)–C [font=宋体]或[/font] C–NH–C[font=宋体]）的伸缩振动峰[/font][sup][9][/sup][font=宋体]。同时，与[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]相比，[/font]CNWs[font=宋体]在[/font]3000 cm[sup]-1[/sup][font=宋体]处有更强的吸收峰（[/font]N-H[font=宋体]的弯曲振动峰），表明[/font]CNWs[font=宋体]中有较多的氨基基团。[/font][b]2.1.2[/b][font=楷体_GB2312]样品的形貌分析[/font][font=宋体]图[/font]2[font=宋体]为[/font][font=宋体]所制备的[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]样品的[/font]TEM[font=宋体]图。由图可见，与直接热解三聚氰胺得到的层状堆叠结构的[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]相比，[/font]CNWs[font=宋体]形成了纳米线结构。这种特殊形貌的形成是因为非共价键（氢键和卤键）在超分子自组装过程中的引导作用[/font][sup][9][/sup][font=宋体]，使得三聚氰胺和三聚氰酸分子出现定向排布，最终形成纳米线构型。[/font][b]2.1.3[/b][font=楷体_GB2312]样品的紫外光谱及比表面积分析[/font][align=center][font=宋体][img=,690,261]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310091630395450_9441_5248244_3.png!w690x261.jpg[/img]图[/font]3[font=宋体]所制备的[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font]CNWs[font=宋体]的[/font]Uv-vis[font=宋体]谱图[/font](a)[font=宋体]和氮气吸附[/font]/[font=宋体]脱附等温曲线[/font](b)[/align][align=center]Fig. 3 (a)Uv-vis diffuse reflectance spectra of bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub] andCNWs (b) Nitrogen adsorption/desorption isotherm curves of bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub]and CNWs[/align][font=宋体]光吸收性能是影响样品的光催化活性的重要因素。图[/font]3(a)[font=宋体]为[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font]CNWs[font=宋体]的紫外可见漫反射光谱图。从图中可以发现，制备的[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]的最大吸收边为[/font]465 nm[font=宋体]，而具有纳米线形貌的[/font]CNWs[font=宋体]的最大吸收边发生了明显的红移，大大增强了其对可见光的响应。相比[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]，超分子自组装法制备的纳米线在光吸收能力上显著增强，提高了其对可见光的利用率。根据[/font]Tauc plot[font=宋体]公式计算[/font][sup][3][/sup][font=宋体]，[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]禁带宽度为[/font]2.62 eV[font=宋体]，而氮化碳纳米线的禁带宽度为[/font]1.52 eV[font=宋体]，形成了较低的价导带，表明了光吸收性能得到了有效的改善，可能由于入射光在纳米线堆中多次反射后增大了光吸收的有效光程所致[/font][sup][10][/sup][font=宋体]。图[/font]3(b)[font=宋体]为[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font]CNWs[font=宋体]的的[/font][font=宋体]氮气吸附[/font]/[font=宋体]脱附等温曲线。经吸附脱附等温线测试得分析[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font]CNWs[font=宋体]表现出典型的第Ⅳ类等温线特征，其比表面积为[/font]74.25 m[sup]2[/sup]g[sup]-1[/sup][font=宋体]和[/font]60.16 m[sup]2[/sup]g[sup]-1[/sup][font=宋体]。[/font]CNWs[font=宋体]在[/font]p/p[sub]0[/sub] = 0.8- 1.0 [font=宋体]质检出现滞后环，表明其内部结构介孔较多，且孔径较大，纳米线结构有利于分子的穿插和吸附，增强了反应分子的传质效率[/font][sup][5,11][/sup][font=宋体]。[/font][align=center][img=,690,269]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310091630514303_7222_5248244_3.png!w690x269.jpg[/img][/align][align=center][font=宋体]图[/font]4 (a) bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font]CNWs[font=宋体]的荧光光谱图[/font] (b)bulkg-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font]CNWs[font=宋体]的时间分辨荧光光谱寿命图[/font][/align][align=center]Fig.4 (a) Photoluminescence spectra of bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4 [/sub]and CNWs (b) Time-resolvedfluorescence decay spectra of bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4 [/sub]and CNWs[/align][b]2.1.4 [/b][font=楷体_GB2312]样品的光学性质分析[/font][font=宋体]光致发光光谱中荧光强度越弱表明光生电子空穴复合作用越弱，光量子效率越高，说明光催化性能越好。荧光光谱的强度是反应半导体中光致电子空穴分离和复合效率的重要手段，其峰值强度越大往往代表着较低的电子空穴复合速率以及较高的光催化活性[/font][sup][3][/sup][font=宋体]。图[/font]4(a)[font=宋体]显示的是在[/font]350 nm[font=宋体]处激发的[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font]CNWs[font=宋体]的荧光光谱图。[/font]bulkg-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]在[/font]469 nm[font=宋体]处有一个强度较高的发射峰，然而[/font]CNWs[font=宋体]的发射峰强度比[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]的强度急剧下降，说明[/font]CNWs[font=宋体]拥有相对较低的电子空穴复合速率。从中推测[/font]CNWs[font=宋体]的纳米线结构形成有效的界面电子转移，从而大幅抑制光生载荷子的复合[/font][sup][8][/sup][font=宋体]，实现[/font]TiO[sub]2[/sub][font=宋体]光催化活性的提高，这与上述[/font]Uv-vis[font=宋体]分析结果一致。[/font][font=宋体]为了进一步研究不同[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]的光生载流子的光物理性质，采用时间分辨荧光光谱定量测定样品的荧光寿命，以高级稳态瞬态荧光测试系统可调谐皮秒激光器为激发光源，激发光波长为[/font]337 nm[font=宋体]，检测荧光发射信号在样品荧光发射峰[/font]469 nm[font=宋体]位置。图[/font]4(b)[font=宋体]为[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font]CNWs[font=宋体]的时间分辨荧光光谱寿命图。采用单指数衰减方程[/font][sup][4][/sup][font=宋体]来拟合相应的荧光衰减曲线，经拟合计算[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font]CNWs[font=宋体]的平均荧光寿命分别为[/font]2.36 ns[font=宋体]和[/font]3.29 ns[font=宋体]。可见，[/font]CNWs[font=宋体]的光生载流子复合率较低，可能与的二维线性结构和改变的电子能带有关[/font][sup][10][/sup][font=宋体]。时间分辨荧光光谱寿命进一步表明，[/font]CNWs[font=宋体]体系中的光生电子具有较长的荧光寿命。由此，利用二维纳米线结构，促进材料间的光生电荷快速迁移，使催化剂的光生电子与空穴能够有效分离与传输，并保持较强的氧化还原能力[/font][sup][11][/sup][font=宋体]。[/font][b]2.2[font=宋体]不同[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]纳米结构的光催化性能[/font][/b][font=宋体]图[/font]5 [font=宋体]为制备的不同[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]纳米结构样品随光照时间的变化降解亚甲基蓝（[/font]MB[font=宋体]）的降解率曲线及降解有机染料[/font]MB[font=宋体]，对比两种不同形貌[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]的光催化活性。[/font]bulk g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]和[/font]CNWs[font=宋体]对[/font]MB[font=宋体]的降解率分别为[/font]71.08%[font=宋体]和[/font]98.52%[font=宋体]，纳米线具有更大比表面积的纳米线结构有利于[/font]MB[font=宋体]吸附，提供了更多的反应位点；其二维结构促进了电荷转移传输，增大了光生载流子的转移效率和存活时间，使得催化效率得到了进一步提高[/font][sup][5, 8,12][/sup][font=宋体]。[/font][align=center][img=,690,272]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310091631019684_8928_5248244_3.png!w690x272.jpg[/img][/align][align=center][font=宋体]图[/font]5 [font=宋体]不同[/font]g-C[sub]3[/sub]N[sub]4[/sub][font=宋体]样品对亚甲基蓝的降解率[/font] (a) [font=宋体]和降解动力学曲线[/font] (b) [/align][align=center]Fig. 5 (a) Degradation of MB by differentsamples and (b) degradation kinetics curve of different samples.[/align][b] 3[font=宋体]结[/font][font=宋体]论[/font][/b][font=宋体]二维线性结构的氮化碳纳米线结构形成有效的界面电子转移，大幅抑制光生载荷子的复合，使得光催化活性明显高于块体氮化碳。借助时间分辨荧光光谱寿命研究了不同氮化碳的荧光性能，进一步证明了纳米线具有更长的荧光寿命，表明氮化碳纳米线的界面发生的电子转移受氮化碳结构缺陷的影响，提高了氮化碳的光催化性能。[/font][font=黑体]参考文献：[/font][1] Wang, Y., Wang, X., & Antonietti, M. (2012).Polymeric graphitic carbon nitride as a heterogeneous organocatalyst: fromphotochemistry to multipurpose catalysis to sustainable chemistry. [i]AngewandteChemie International Edition[/i], [i]51[/i](1), 68-89.[2] Wang, X., Blechert, S., & Antonietti, M.(2012). Polymeric graphitic carbon nitride for heterogeneousphotocatalysis. [i]Acs Catalysis[/i], [i]2[/i](8), 1596-1606.[3] Cao, S., Low, J., Yu, J., & Jaroniec, M.(2015). Polymeric photocatalysts based on graphitic carbon nitride. [i]AdvancedMaterials[/i], [i]27[/i](13), 2150-2176.[4] Zhao, Z., Sun, Y., & Dong, F. (2015). Graphiticcarbon nitride based nanocomposites: a review. [i]Nanoscale[/i], [i]7[/i](1),15-37.[5] Zheng, Y., Lin, L., Wang, B., & Wang, X.(2015). Graphitic carbon nitride polymers toward sustainable photoredoxcatalysis. [i]Angewandte Chemie International Edition[/i], [i]54[/i](44),12868-12884.[6] Ma, T. Y., Cao, J. L., Jaroniec, M., & Qiao, S.Z. (2016). Interacting carbon nitride and titanium carbide nanosheets for high[font=宋体]-[/font]performance oxygen Evolution. [i]AngewandteChemie International Edition[/i], [i]55[/i](3), 1138-1142.[7] Xia, P., Zhu, B., Yu, J., Cao, S., & Jaroniec,M. (2017). Ultra-thin nanosheet assemblies of graphitic carbon nitride forenhanced photocatalytic CO[sub]2[/sub] reduction. [i]Journal of MaterialsChemistry A[/i], [i]5[/i](7), 3230-3238.[8] Cui, Q., Xu, J., Wang, X., Li, L., Antonietti, M.,& Shalom, M. (2016). Phenyl[font=宋体]-[/font]modified carbon nitride quantum dots with distinct photoluminescenceBehavior. [i]Angewandte Chemie International Edition[/i], [i]55[/i](11),3672-3676.[9] Zhou, C., Lai, C., Huang, D., Zeng, G., Zhang, C.,Cheng, M., ... & Wen, X. (2018). Highly porous carbon nitride bysupramolecular preassembly of monomers for photocatalytic removal ofsulfamethazine under visible light driven. [i]Applied Catalysis B:Environmental[/i], [i]220[/i], 202-210.[10] Niu, P., Qiao, M., Li, Y., Huang, L., & Zhai,T. (2018). Distinctive defects engineering in graphitic carbon nitride forgreatly extended visible light photocatalytic hydrogen evolution. [i]NanoEnergy[/i], [i]44[/i], 73-81.[11] Xia, P., Antonietti, M., Zhu, B., Heil, T., Yu,J., & Cao, S. (2019). Designing defective crystalline carbon nitride to enableselective CO[sub]2[/sub] photoreduction in the gas phase. [i]AdvancedFunctional Materials[/i], 1900093.[12] Zhang, G., Li, G., Heil, T., Zafeiratos, S., Lai,F., Savateev, A., ... & Wang, X. (2019). Tailoring the grain boundary chemistryof polymeric carbon nitride for enhanced solar hydrogen production and CO[sub]2[/sub]reduction. [i]Angewandte Chemie International Edition[/i], [i]131[/i](11),3471-3475.

大家好 我做光催化产氢 加的水和甲醇 没有加催化剂 但还是出现了两个峰 请问是什么原因呢？能否确定是哪种物质？色谱型号是福立GC9720 检测器是TCD 用了空气发生器 载气是氩气[img=,690,545]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210081809066610_9574_5577143_3.png!w690x545.jpg[/img]