学以致用，教以致远——基于TiO2/g-C3N4光催化降解水中有机染料的综合实验

doi:10.3866/PKU.DXHX202211005

大学化学 >> 2023, Vol. 38 >> Issue (9): 131-140.doi: 10.3866/PKU.DXHX202211005

学以致用，教以致远——基于TiO₂/g-C₃N₄光催化降解水中有机染料的综合实验

陆虹艳, 杨涛, 韩博, 徐情, 曾晓飞, 朱乔虹()

杭州师范大学材料与化学化工学院, 杭州 311121

收稿日期:2022-11-02 录用日期:2022-11-16 发布日期:2023-01-03
通讯作者: 朱乔虹 E-mail:zhuqh@hznu.edu.cn
作者简介:第一联系人：
^†共同第一作者，对本文工作同等贡献
基金资助:
省教师教育创新实验区项目(2021年度)

Learn to Apply and Teach to Achieve: Introducing a Comprehensive Experiment on Photocatalytic Pollutants Removal by TiO₂/g-C₃N₄

Hongyan Lu, Tao Yang, Bo Han, Qing Xu, Xiaofei Zeng, Qiaohong Zhu()

College of Materials, Chemistry and Chemical Engineering, Hangzhou Normal University, Hangzhou 311121, China

Received:2022-11-02 Accepted:2022-11-16 Published:2023-01-03
Contact: Qiaohong Zhu E-mail:zhuqh@hznu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

创设模拟污水中有机染料废物的治理情境，结合无机光催化剂的光生载流子驱动反应理论，介绍了一个基于TiO₂/g-C₃N₄光催化降解水中有机染料的绿色环保化学综合实验。本实验通过焙烧法制备TiO₂/g-C₃N₄复合材料，利用X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱仪、自动物理吸附仪、紫外-可见分光光度计对其结构和降解性能进行研究。该综合实验涵盖制备、表征、污染物降解等多个实验环节，实现无机化学、物理化学等多学科交叉融合，蕴含绿色化学的理念，并与当前学科热点无机纳米材料光催化污染物降解结合，有利于促进理论知识与合成实践之间的有机融合，为实现我国现代化建设培养具有远大理想的创新性应用人才。

关键词: 光催化, 无机, 绿色化学, 综合实验, 人才培养

Abstract:

In this paper, a simulation scenario of organic dye in sewage was constructed, along with the theory of photogenerated carriers-driven reaction of photocatalysts. A comprehensive experiment of green chemistry based on TiO₂/g-C₃N₄ for the photocatalytic degradation of organic dye in water was designed. In the experiment, TiO₂/g-C₃N₄ composite was synthesized by calcination, and its intrinsic structure and degradation performance were studied by X-ray diffraction, transmittance electron microscope, X-ray photoelectron spectroscopy, automatic physical adsorption measurements and ultraviolet-visible spectrophotometry. The comprehensive experiment involves material preparation, detailed characterization, pollutant degradation and other experimental sections to realize the cross-integration of inorganic chemistry, physical chemistry and other disciplines, which bears the concept of green chemistry. Moreover, the experiment is combined with the photocatalytic degradation of inorganic nanomaterials, which is the hot spot in current disciplines. Additionally, it promotes the combination between the theories and practice of synthesis, and more talents in scientific innovation with high ideals can be trained in the process of China's modernization drive.

Key words: Photocatalysis, Inorganic, Green chemistry, Comprehensive experiment, Talent cultivation

陆虹艳, 杨涛, 韩博, 徐情, 曾晓飞, 朱乔虹. 学以致用，教以致远——基于TiO₂/g-C₃N₄光催化降解水中有机染料的综合实验[J]. 大学化学, 2023, 38(9): 131-140.

Hongyan Lu, Tao Yang, Bo Han, Qing Xu, Xiaofei Zeng, Qiaohong Zhu. Learn to Apply and Teach to Achieve: Introducing a Comprehensive Experiment on Photocatalytic Pollutants Removal by TiO₂/g-C₃N₄[J]. University Chemistry, 2023, 38(9): 131-140.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202211005

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2023/V38/I9/131

图/表 14

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参考文献 12

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12	崔静洁; 何文; 廖世军; 夏熙. 材料导报, 2009, 23 (13), 82.

试剂名称	纯度/质量分数	生产厂家	试剂名称	纯度/质量分数	生产厂家
三聚氰胺	分析纯	国药集团化学试剂有限公司	罗丹明B	分析纯	上海麦克林生化科技有限公司
氯化铵	分析纯	国药集团化学试剂有限公司	甲基橙	分析纯	上海麦克林生化科技有限公司
二氧化钛	分析纯	上海麦克林生化科技有限公司

仪器名称	仪器型号	生产厂家
分析天平	ME104E	梅特勒-托利多仪器有限公司
程序升温马弗炉	KSL-1100X	合肥科晶材料有限公司
磁力搅拌器	85-1型	上海志威电器有限公司
台式高速离心机	MG-1650	美瑞克有限公司
超声清洗器	KQ-300DE	昆山市超声仪器有限公司
真空干燥箱	DZF-6020	上海精宏实验设备有限公司
紫外-可见分光光度计	UV-2450	岛津仪器(苏州)有限公司
X射线衍射仪	D/MAX-2550v/pc	日本理学株式会社
透射电子显微镜	H-7650TEM	日立公司
X射线光电子能谱仪	Thermo ESCALAB 250 XI	美国赛默飞世尔科技公司
自动物理吸附仪	Belsorp max	美国康塔仪器公司

样品	K_α/min⁻¹	相关系数R²
g-C₃N₄	0.00808	0.949
TiO₂	0.01273	0.945
TiO₂/g-C₃N₄	0.07568	0.960

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学以致用，教以致远——基于TiO₂/g-C₃N₄光催化降解水中有机染料的综合实验

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