Fe-doped g-C3N4 with duel active sites for ultrafast degradation of organic pollutants via visible-light-driven photo-Fenton reaction: Insight into the performance, kinetics, and mechanism

光催化 单线态氧 光降解 光化学 吸附 降级(电信) 化学 羟基自由基 激进的 化学工程 催化作用 有机化学 氧气 计算机科学 电信 工程类
作者
Xiaoyu Yong,Yu-Xuan Ji,Qian-Wen Yang,Biao Li,Xiaolong Cheng,Jun Zhou,Xueying Zhang
出处
期刊:Chemosphere [Elsevier BV]
卷期号:351: 141135-141135 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.chemosphere.2024.141135
摘要

The photo-Fenton process provides a sustainable and cost-effective strategy for removing refractory organic contaminants in wastewater. Herein, a high-efficient Fe-doped g-C3N4 photocatalyst (Fe@CN10) with a unique 3D porous mesh structure was prepared by one-pot thermal polymerization for ultrafast degradation of azo dyes, antibiotics, and phenolic acids in heterogeneous photo-Fenton systems under visible light irradiation. Fe@CN10 exhibited a synergy between adsorption-degradation processes due to the co-existence of Fe3C and Fe3N active sites. Specifically, Fe3C acted as an adsorption site for pollutant and H2O2 molecules, while Fe3N acted as a photocatalytic active site for the high-efficient degradation of MO. Resultingly, Fe@CN10 showed a photocatalytic degradation rate of MO up to 140.32 mg/L min-1. The dominant ROS contributed to the removal of MO in the photo-Fenton pathway was hydroxyl radical (•OH). Surprisingly, as the key reactive species, singlet oxygen (1O2) generated from superoxide radical (•O2-) also efficiently attacked MO in a photo-self-Fenton pathway. Additionally, sponge/Fe@CN10 was prepared and filled in the continuous flow reactors for nearly 100% degradation of MO over 150 h when treating artificial organic wastewater. This work provided a facile route to prepare highly-active Fe-doped photocatalysts and develop a green photocatalytic system for wastewater treatment in the future.
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