光芬顿引入光催化的意义

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精选答案

随着经济与社会的发展,环境污染与能源短缺成为全世界面临的重要问题。尤其是水体中有机污染物的增加成为导致环境问题的主要根源。

光催化-芬顿反应协同体系因其环保、低耗、反应温和被广泛应用于环境修复领域。

该体系可以实现芬顿反应中Fe~(3+)/Fe~(2+)的价态循环利用,同时电荷的转移提高了光生载流子的分离效率。

利用热缩聚法合成Fe掺杂g-C_3N_4催化剂,在可见光照射下加入H_2O_2构成多相光催化-芬顿协同体系,对苯酚及复杂废水表现出优异的降解能力并且实现了催化剂的回收循环利用。

可见光激发产生的电子可在σ-π键作用下快速传递给Fe~(3+)生成Fe~(2+),加快光生电荷分离效率。

同时生成的Fe~(2+)进一步快速催化H_2O_2分解,生成具有强氧化能力的·OH,实现光催化与芬顿反应协同。

此外,电荷转移到Fe上,促进Fe~(3+)/Fe~(2+)的价态循环利用,避免了现有均相芬顿反应过程Fe离子不能重复利用,排放到水体中造成二次污染的问题。

反应参数优化后,进一步降解复杂废水体系,该体系可在60 min内将300 ml焦化废水COD、TOC值分别从64.6 mg/L、25.3 mg/L降到22.8 mg/L、12.3 mg/L,降解率分别提高了57.1%、76.1%,达到国家排放标准。

为了实现催化剂的快速高效回收,在原有催化剂基础上加入氧化石墨烯(rGO),通过抗坏血酸(VC)还原形成石墨烯Fe-g-C_3N_4凝胶催化剂。

石墨烯的杂化作用促进了光生电荷快速迁移,加快电荷直接分解H_2O_2,同时石墨烯凝胶具有微米级三维网状结构,利用滤网就可以实现催化剂的回收与再生,避免了粉体催化剂复杂的回收程序。

经过7次循环,rGH/Fe-g-C_3N_4催化剂对苯酚降解效率达到85%以上

其他回答

考研小博士

1. 光芬顿引入光催化具有重要意义。

2. 光芬顿是一种利用光照射下的光催化反应，通过光激发催化剂产生活性物种，进而降解有机污染物。相比传统的化学方法，光芬顿具有高效、环境友好等优点。光催化反应可以在温和条件下进行，不需要高温高压等条件，减少了能源消耗和环境污染。此外，光芬顿还可以实现对特定污染物的高效降解，具有选择性和针对性。

3. 不仅在于解决环境污染问题，还可以应用于废水处理、空气净化、有机合成等领域。随着科技的进步和研究的深入，光芬顿在环境保护和资源利用方面的应用前景广阔，对于实现可持续发展具有重要的推动作用。