g-C_3N_4/WO_3光阳极的除污产电性能研究

作者：马传军; 金丹楠; 郑文卓; 随然; 景浩川; 路莹^*

来源：环境科学学报, 2022, 42(06): 63-71.

DOI：10.13671/j.hjkxxb.2021.0571

• 光催化燃料电池
• g-C_3N_4/WO_3光阳极
• Z-scheme异质结
• 污染物降解
• 盐酸四环素(TCH)
• Cr(VI)
• 产电

光催化燃料电池（PFC）以太阳光为能源，利用半导体激发产生的活性物种降解污染物，同时将催化过程产生的电子导出获得电能，可有效应对环境污染和能源危机 . 本文采用热蒸汽冷凝和旋转涂膜法制备了以网状氮化碳（g-C_3N_4）为基底，其上负载 WO_3纳米片的电极材料 .在双腔室 H型电解池中，以制备的 g-C_3N_4/WO_3为光阳极、Pt片为阴极，盐酸四环素（TCH）和 Cr(VI）分别为阳极室和阴极室的目标污染物，构建g-C_3N_4/WO_3-Pt PFC 体系 . 光照 240 min 后，TCH 和 Cr(VI）的去除率分别为 79.1% 和 91.3%，电池的最大输出功率密度达到 6.70 μW·cm~(-2).高活性来源于 3 个方面：(1)g-C_3N_4和 WO_3两种窄带半导体的同时激发，光能利用率增加；(2)g-C_3N_4/WO_3间的 Z-scheme 异质结在提高催化剂内光生载流子分离效率的同时，最大限度地保留了 g-C_3N_4的高导带和 WO_3的低价带优势，这对于 PFC 实现高效电子导出和污染物降解至关重要；(3)g-C_3N_4的网状结构和 WO_3的纳米片结构有利于催化剂与光子、污染物的接触 .

• 单位
  中国石油化工股份有限公司; 东北师范大学