Appl.Catal.B.:不同结晶度CN有效降解有机污染物

华算科技 2024-02-28 14:15:52

高级氧化工艺(Advanced Oxidation Process, AOPs)是一种有效的有机废水处理技术。光催化因其对有机污染物的氧化破坏而备受关注,具有潜在的太阳能应用前景。作为一种无金属且可持续的光催化剂,氮化碳(CN)因其易于合成和高化学可调性而具有吸引力。然而,光生电子和空穴的严重复合限制了降解性能和稳定性,远不能满足工业需求。同时,很少有关于设计用于使用CN光催化剂有效降解有机污染物的连续流动装置的报道。 基于此,清华大学朱永法教授和Qixin Zhou等人报道了一种具有三个结晶水平(Tri-crystallinity,三结晶度)的同质结氮化碳(CN)光催化剂,以增强有机污染物的降解活性。 研究发现,结晶度(crystallinity)的增加导致费米能级和能带位置降低。这种差异在界面处构造了一个内部电场(internal electric field, IEF),其结晶度方向从较低到较高。对比传统的单界面,三结晶的多接触界面增强了界面IEF两倍。界面IEF改善了电荷分离和转移,三结晶CN对抗生素的降解至少是初级CN的20倍。 机理研究发现,IEF作为光生载流子迁移的驱动力,有效地抑制了电荷复合。其次是活性氧和空穴增加,导致降解活性增强。此外,在连续流动反应器中负载在无纺布上的三结晶CN在上午11:00至下午3:00的流速为14.2 L h-1 m-2时实现了91.0%的有机废水净化。该工作为设计未来高效光催化剂的界面IEF提供了一种策略。 Efficient Degradation of Organic Pollutants by Enhanced Interfacial Internal Electric Field Induced via Various Crystallinity Carbon Nitride Homojunction. Appl. Catal. B Environ.,2022, DOI: 10.1016/j.apcatb.2022.121388.
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