In-situ synthesis of Fe and O co-doped g-C3N4 to enhance peroxymonosulfate activation with favorable charge transfer for efficient contaminant decomposition

化学 电子转移 催化作用 掺杂剂 兴奋剂 氧气 材料科学 光化学 无机化学 化学工程 有机化学 光电子学 工程类
作者
Ruonan Wang,Xiangyu Zhang,Lele Zhao,Jing Feng,Tong Wei,Yueming Ren,Yanqing Shen
出处
期刊:Journal of The Taiwan Institute of Chemical Engineers [Elsevier BV]
卷期号:115: 198-207 被引量:37
标识
DOI:10.1016/j.jtice.2020.10.022
摘要

Iron and oxygen co-doped graphite phase carbon nitride ([email protected]CN) is synthesized via a simple one-pot in-situ pyrolysis method. It is used in a favorable peroxymonosulfate (PMS) activation oxidation system to enhance Orange I (OI) degradation. The effects of dopant contents, different water conditions and the reusability are conducted to evaluate the removal efficacy of PMS catalytic over [email protected]CN in water. Moreover, OI degradation is almost stable under several typical anions (H2PO4−, Cl− and HCO3−) and humic acid existence. Theoretical calculation results reveal that effective-directional transfer of electrons is obtained by [email protected]CN, building the formation of high electron density areas around Fe and O. The quenching tests display that O2•− and 1O2 are responsible for OI removal, and SO4•− and •OH only donate a very small contribution. The electron transfer between electron-rich Fe, O element and HSO5− cycles facilitate HSO5− activation to generate reactive oxygen species. After co-doping, DFT calculations confirm the stronger binding energy, greater charge transferability and longer OO bond length for PMS activation in [email protected]CN/PMS system. Our findings provide a valuable insight for the development of efficient catalysts for PMS activation via metal and nonmetal co-doping, which display a promising application for polluted aquatic environment.

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