超薄g-C3N4吸附性能的研究

作者：何小苗; 吴晶; 江吉周^*; 李紫嫣; 邹菁^*

来源：华中师范大学学报(自然科学版), 2021, 55(04): 573-582.

DOI：10.19603/j.cnki.1000-1190.2021.04.011

• g-C3N4
• 热剥离
• 吸附
• 罗丹明B
• 刚果红
• Freundlich等温线

吸附法具有操作简便、高效、吸附剂可再生等优点,被普遍认为是去除工业染料的最有效方法之一.以三聚氰胺为前驱体,采用热聚合法,制备了块体g-C3N4,并使用热剥离法对其进行剥离,得到一次剥离g-C3N4和二次剥离g-C3N4产物.通过TEM、AFM、XRD、DRS、BET对其形貌、组成和结构进行了表征,同时探索了温度、pH、起始浓度、吸附时间对超薄g-C3N4的吸附性能的影响.结果表明:50 mg块体g-C3N4、一次剥离g-C3N4、二次剥离g-C3N4在1 h内对90 mg·L-1有机染料罗丹明B (RhB)和100 mg·L-1刚果红(CR)的最大吸附量分别为:7.270 mg·g-1、5.207 mg·g-1;20.463 mg·g-1,20.909 mg·g-1;36.094 mg·g-1,50.375 mg·g-1.特别是在一次剥离g-C3N4的吸附体系中,证实了RhB和CR的吸附Freundlich等温线方程分别为ln qe=-0.93+0.87ln ce(R2=0.90)、ln qe=-0.09+0.73ln ce(R2=0.97);并且RhB的吸附为准一级动力学模型:ln (qe-qt)=-0.04t+3.3 (R2=0.93),而CR的吸附为为准二级动力学模型:t/qt=0.07t+0.14 (R2=0.99).第一性原理计算表明,超薄g-C3N4对RhB和CR的吸附动力学模型不同,主要是由于RhB和CR的分子结构不同、前线轨道不同、表面静电势不同,使其在超薄g-C3N4的表面上的吸附位点和吸附能不同等微观差异所导致的.这将为二维材料吸附、检测、降解环境污染物提供新的视野.

• 单位
  生物工程学院; 武汉工程大学