磁性CoFe2O4/g-C3N4复合纳米材料对环丙沙星的光催化降解研究

doi:10.13209/j.0479-8023.2021.037

北京大学学报自然科学版 ›› 2021, Vol. 57 ›› Issue (3): 587-594.DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.037

磁性CoFe₂O₄/g-C₃N₄复合纳米材料对环丙沙星的光催化降解研究

陶虎春^†, 邓丽平, 张丽娟, 丁凌云

北京大学深圳研究生院环境与能源学院, 深圳市重金属污染控制与资源化重点实验室, 深圳 518055

收稿日期:2020-04-23 修回日期:2020-05-21 出版日期:2021-05-20 发布日期:2021-05-20
通讯作者: 陶虎春, E-mail: taohc(at)pkusz.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(51679002, 51809004)、深圳市基础研究项目(JCYJ20180503182122539)和流域生态工程学学科建设资金(深发改〔2017〕542 号)资助

Photocatalytic Degradation of Ciprofloxacin by Magnetic CoFe₂O₄/g-C₃N₄ Nanocomposites

TAO Huchun^†, DENG Liping, ZHANG Lijuan, DING Lingyun

Shenzhen Key Laboratory for Heavy Metal Remediation and Reclamation, School of Environment and Energy, Peking University Shenzhen Graduate School, Shenzhen 518055

Received:2020-04-23 Revised:2020-05-21 Online:2021-05-20 Published:2021-05-20
Contact: TAO Huchun, E-mail: taohc(at)pkusz.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

制备一种可回收的磁性复合纳米光催化材料CoFe₂O₄/g-C₃N₄, 并对其表面形貌、元素和化学组成、比表面积、官能团特征和晶体结构进行表征与分析。以环丙沙星(CIP)为代表性污染物, 在不同温度(300^oC, 400^oC和500^oC)和复合比例(CoFe₂O₄:g-C₃N₄ = 10%, 20%和40%, w/w)条件下, 考察磁性CoFe₂O₄/g-C₃N₄复合纳米材料的光催化降解能力。结果表明, 在优化的制备条件下, 投加0.9 g/L CoFe₂O₄/g-C₃N₄时, 对10 mg/L CIP (pH=6.6)的120分钟光降解率可以达到75.1% ± 0.1%。在外加磁场作用下, 该纳米材料可实现快速分离回收。经过5次循环回收利用后, 光催化能力仍能达到最初效率的 90%以上, 表现出较好的稳定性。荧光发射光谱图显示, CoFe₂O₄/g-C₃N₄复合纳米材料中的电子?空穴复合速率显著降低, 可以提高其对CIP的光催化效果。

关键词: 光催化, 磁分离, CoFe₂O₄/g-C₃N₄复合纳米材料, 环丙沙星

Abstract:

Magnetic CoFe₂O₄/g-C₃N₄ nanocomposites were synthesized and its surface morphology, element and chemical composition, specific surface area, functional group characteristics and crystal structure were characterized. Targeting at quinolone antibiotics of ciprofloxacin (CIP), the photo-catalytic degradation of CIP by CoFe₂O₄/g-C₃N₄ nanocomposites was investigated at different calcination temperature (300^oC, 400^oC and 500^oC) and composite ratio (CoFe₂O₄:g-C₃N₄=10%, 20% and 40%, w/w). Under optimal synthesis and operating conditions, a maximum degradation efficiency of 75.1 ± 0.1% was achieved for 0.9 g/L CoFe₂O₄/g-C₃N₄ with 10 mg/L CIP (pH=6.6) within 120 min. With an external magnetic field, the CoFe₂O₄/g-C₃N₄ nanocomposites were easily and rapidly recycled, remaining >90% of the initial efficacy after 5 cycles and showing a considerable stability. Fluorescence spectra revealed a significant decrease in electron-hole recombination rates under light radiation, which contributed greatly to the increase of photo-degradation efficacy of CIP by CoFe₂O₄/g-C₃N₄nanocomposites.

Key words: photocatalysis, magnetic separation, CoFe₂O₄/g-C₃N₄ nanocomposites, ciprofloxacin

陶虎春, 邓丽平, 张丽娟, 丁凌云. 磁性CoFe₂O₄/g-C₃N₄复合纳米材料对环丙沙星的光催化降解研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2021, 57(3): 587-594.

TAO Huchun, DENG Liping, ZHANG Lijuan, DING Lingyun. Photocatalytic Degradation of Ciprofloxacin by Magnetic CoFe₂O₄/g-C₃N₄ Nanocomposites[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2021, 57(3): 587-594.

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[1]	陶虎春, 梁红飞, 张丽娟, 丁凌云, 张善发, 朱丽丽, 邓丽平. 磁性g-C₃N₄-Fe₃O₄复合纳米材料的制备及其光催化降解水中3种喹诺酮类抗生素的研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2020, 56(3): 546-552.
[2]	王晓静, 张启明, 刘阳生. 以水热炭为模板制备TiO₂光催化剂及其光催化性能研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2018, 54(6): 1332-1338.
[3]	鞠传伦, 张健伟, 孙卫玲, 若村正人, 塚田峰春, 佐佐正名. 载钛羟基磷灰石对水中EE2光催化降解规律及途径研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2018, 54(4): 815-827.
[4]	陶虎春, 张晓, 李金波, 黄帅斌, 马骉. 一种磁性剩余污泥的制备及其除磷研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2017, 53(6): 1108-1114.
[5]	陶虎春, 崔晓冰, 李金波, 石刚. 磁性修饰的工程酵母吸附水中银离子研究[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2016, 52(6): 1148-1154.
[6]	赵凤伟,尚静,李佳. ?二酰亚胺敏化TiO₂可见光光催化降解罗丹明B[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2010, 46(2): 293-297.

磁性CoFe₂O₄/g-C₃N₄复合纳米材料对环丙沙星的光催化降解研究

Photocatalytic Degradation of Ciprofloxacin by Magnetic CoFe₂O₄/g-C₃N₄ Nanocomposites

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