王旭聪, 邓浩, 姜忠义, 袁立永

不同N源无定形TiO2/g-C3N4光催化还原Re(VII)性能

王旭聪1,2,3, 邓浩3, 姜忠义1,2, 袁立永3

(1. 天津大学 化工学院 绿色化学化工教育部重点实验室, 天津 300072; 2. 天津化学化工协同创新中心, 天津 300072; 3. 中国科学院 高能物理研究所 核能放射化学实验室, 北京 100049)

为探究不同N源对无定形TiO2/g-C3N4(TCN)复合材料光催化还原Re(VII)的影响, 通过热分解不同前驱体(尿素Urea、硫脲Thiourea和三聚氰胺Melamine)制备g-C3N4, 再分别与无定形TiO2复合, 制备了三种TCN复合光催化剂。通过不同分析手段对材料进行表征, 并比较了不同TCN复合材料光催化还原去除Re(VII)的活性差异。结果表明, U-TCN(尿素为N源)具有更均匀的表观形貌, 最大的比表面积(474 m2/g), 最优异的光吸收性能, 对Re(VII)的光催化还原效率(90%)明显高于T-TCN(20%)和M-TCN(15%)。通过复合材料的瞬态光电流和电化学阻抗(EIS)分析光催化机理, 证明U-TCN光生电子空穴分离效率最高; 电子顺磁共振波谱(EPR)分析表明U-TCN产生的羟基自由基(×OH)更多, 因此与甲酸反应产生的强还原性∙CO2–自由基更多, 从而更有利于Re(VII)的还原; 利用同步辐射X射线吸收光谱分析Ti元素价态及配位环境, 表明U-TCN还具有优异的光化学稳定性。本研究揭示了不同N源对所制备TCN复合材料光催化性能的影响, 并发现了一种可用于实际废水中光催化还原去除Tc(VII)的优选材料。

N源; 无定形TiO2/g-C3N4复合材料; 光催化还原; Re(VII)/Tc(VII)

锝(99Tc)是核反应堆中重要的放射性裂变产物, 它在乏燃料中含量较高(40 kg/a)[1]、半衰期较长(1/2= 2.13×105a)[2-3], 常见化学形式为TcO4–, 水溶性极好。环境中TcO4–常带负电荷, 一般难以被矿物和土壤等吸附, 易对环境安全构成威胁[4-5], 因此分离去除Tc一直是环境放射化学领域重要的研究课题。……