在可见光下使用基于Lantana camara的生物炭支持的新型N-ZnO光催化剂激活硫酸盐的增强协同系统

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 环境化学环境化学
• 光催化作用的光催化

背景情况:

• 污水处理仍然是一个重大的环境挑战,需要有效和可持续的染料降解方法.
• 可见光驱动的光催化剂为污染物去除提供了一个有前途的途径,但通常需要高效的催化剂设计.
• 来自植物废物的生物炭为光催化剂提供了可持续的支材料.

研究的目的:

• 为了合成和表征一种新型的氧化,氧化支持兰塔纳卡马拉衍生生物炭 (N-ZnO@LBC) 光催化剂.
• 为了评估N-ZnO@LBC/硫酸盐 (PS) /可见光系统对甲基烯蓝 (MB) 光降解的效率.
• 调查开发的光催化过程的潜在机制,稳定性和成本效益.

主要方法:

• 使用Lantana camara生物炭合成N-ZnO@LBC光催化剂.
• 在可见光照射下使用N-ZnO@LBC作为persulfate激活剂对MB进行光降解实验.
• 特性分析 (例如,FT-IR) 和清理试验以阐明降解途径和反应性物种.
• 开发 MB 移除的预测模型和用于成本评估的经济分析.

主要成果:

• 兴奋剂将ZnO@LBC的带隙能量降低到2.78 eV,增强可见光活性.
• 在最佳条件下,N-ZnO@LBC/PS/可见系统实现了95.7%的MB光降解.
• 超氧化基 (O2•−) 被确定为主要的活性物种,其次是孔 (h+),硫酸盐基 (SO4•−) 和基 (•OH).
• 这种光催化剂在五个循环中表现出极好的可重复使用性,并有效降解了其他染料,如刚果红色和甲基色.
• 一个预测模型显示了MB删除的高精度 (R2 = 0.9844).
• 废水处理的估计成本为9.79美元/m3.

结论:

• 合成的N-ZnO@LBC是一种高效和稳定的光催化剂,用于可见光驱动的染料降解.
• 该N-ZnO@LBC/PS/可见过程为处理染料污染的废水提供了一个有希望的,具有成本效益和可持续的解决方案.
• 该研究强调了生物炭支持的纳米材料在先进的氧化过程中对环境修复的潜力.