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摘 要

本文以KIT-6为模板，3-氨基-1,2,4-三唑作为前驱体高温煅烧，并通过乙醇洗涤方法去除模板，从而制备出具有多孔结构和高氮含量的氮化碳材料。通过Cr（VI）离子光还原实验测定所制备样品的光催化性能。通过调节模板剂和3-氨基-1,2,4-三唑的比例，筛选出性能最优的光催化剂。通过改变铬离子初始浓度和初始PH值，探究环境条件对铬离子光还原过程的影响。并利用X射线衍射、紫外漫反射、傅里叶变换红外光谱等对材料的结构和光电特性进行表征，探讨材料的构效关系。

关键字：光催化； 碳氮材料； 模板法； 铬离子降解； KIT-6

Preparation of Porous Carbon-Nitrogen Materials and

Study on Cr(VI) Degradation Performance

Abstract

In this paper, materials using KIT-6 as template, 3-amino-1,2,4-triazole as precursor were calcined at high temperature, and the template was removed by ethanol-washing method to prepare carbon nitride materials with porous structure and high nitrogen content. The photocatalytic performance of the prepared sample was measured by Cr(VI) ion photoreduction experiment. By adjusting the ratio of the templating agent and the 3-amino-1,2,4-triazole, the optimal photocatalyst was selected. By changing the initial concentration of chromium ions and initial pH, the effect of environmental conditions on the photoreduction process of chromium ions was explored. The X-ray diffraction, ultraviolet diffuse reflectance and Fourier transform infrared spectroscopy were used to characterize the structure and photoelectric properties of the materials, and the structure-activity relationship of the materials was discussed.

Key Words：Photocatalytic; Carbon and Nitride; Template method; Cr⁶ ; KIT-6

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2重金属离子捕集的方法 1

1.2.1膜分离法 1

1.2.2电化学法 2

1.2.3离子交换 2

1.2.4吸附法 3

1.2.5光催化法 3

1.3光催化 3

1.3.1光催化机理 3

1.3.2光催化剂 4

1.3.4光催化剂的应用 5

1.4氮化碳材料概述 7

1.4.1碳氮材料的结构及其性质 7

1.4.2传统氮化碳材料 7

1.4.3氮化碳材料的制备方法 8

1.4.4氮化碳材料的应用 10

1.5研究内容及意义 11

第二章 实验 12

2.1化学试剂与仪器 12

2.1.1化学试剂 12

2.1.2主要仪器 13

2.2氮化碳材料的制备 13

2.2.1模板（KIT-6）的制备 13

2.2.2多孔碳氮材料的制备 14

第三章 氮化碳材料对光催化降解铬离子性能的研究 15

3.1材料的表征的结果与讨论 15

3.1.1X-射线衍射仪（XRD） 15

3.1.2紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS） 16

3.1.3红外光谱（FT-IR） 17

3.2不同比例对氮化碳材料光催化降解铬离子性能的影响 17

3.3不同铬离子浓度对性能最好的氮化碳材料降解性能的影响 18

3.4不同酸性条件下对氮化碳材料降解铬离子的影响 19

第四章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 23

致谢 27

绪论

1.1引言

我国的环境污染方面存在许多问题诚待解决^[1]，在水治理方面，尤其以水体面临被重金属所污染的形势最为严峻，水体中几乎五分之四的沉积物都被重金属所污染。不仅如此，西方国家也存在类似的重金属污染问题，例如由于采矿和冶炼金属废物，波兰约一半的地表的淡水达不到水质的三级标准。

随着工业发展，自然环境越来越差，其中的主要原因之一是人类工业活动的无节制排放，这使得环境中的重金属浓度远远超出了自然界所能正常降解的量，多余的重金属破坏自然环境。工业排放的废水、废气、废渣、废料中含有许多的重金属，对环境的破坏极为严重。工业废水、废渣、废气排入我们每个人赖以生存的环境中，在动物和植物的某些器官中富集从而对环境、人体造成不可避免的伤害^[2]。重金属经由开采矿山、冶炼金属、加工金属、焚烧化石燃料、使用农药等一些人类活动造成的污染物质，渗入水体，同时重金属具备毒性大，在环境中不容易被降解，却容易被生物富集并有生物放大效应等特点，不但淡水的质量下降，而且对人类和所有动、植物的生存造成极大的威胁。

可以看出，水体重金属污染的范围已经从一个甚至几个国家扩大到全球，并且人体摄入重金属后会使身体的某些器官失去功能甚至会失去生命。人类一些恶劣的行为，使得我们生存环境中的重金属含量持续上升。面临如此严峻的形势，我们不得不寻找一种能够高效稳定降解水体中重金属离子的材料。

1.2重金属离子捕集的方法

膜分离法、电化学法、离子交换法以及吸附法是处理被重金属离子所污染的废水的四种传统方法。

1.2.1膜分离法

液膜分离通过两种不同液相间的液相膜，利用不同物质渗透时具有不同选择性的特点，达到使混合物相互分离并所需物质提纯的目的，是一种结合了萃取与反萃取的分离技术^[3]。通过水的压力膜渗透重金属盐类处理^[4]是将金属盐溶液通过一块致密膜并以外部压力作为推动力，利用致密膜的特殊选择性是溶液的溶质与溶剂分离的一种技术。膜分离是一种具有高效去除金属盐、除离子后的水质量高、分离过程中不必加入化学药品、几乎不受给水水质影响和环保等优点的技术，但也存在对输送管和泵的特殊要求、除盐后的水的回收率不高和膜污染等问题。

1.2.2电化学法

目前，在电化学方面，有效降解重金属污染的研究主要包括化学沉淀和电吸附等方面。

（1）化学沉淀

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