g-C3N4-RGO-TiO2光催化还原U(VI)的实验研究

吴珊珊，刘岳林，段毅，陈翔，杨思芹，杨帆，谢水波，

(1.南华大学 土木工程学院，湖南 衡阳 421001；2.南华大学 污染控制与资源化技术湖南省重点实验室，湖南 衡阳 421001)

含铀废水有潜在的危害性，目前处理U(VI)的传统方法有离子交换法、超滤、吸附等[1]，而光催化技术的节能环保、无二次污染等特点较为突出[2]。其中Z型光催化体系可分为二元多相光催化体系和三元多相光催化体系[3]，且具有众多优点(如减小半导体带隙的宽度、降低导带的电位、催化效率高等)[4-5]。二氧化钛是一种常见的光催化材料，但吸收光谱在紫外光区，对可见光不响应[6]。石墨相氮化碳(g-C3N4)制备简单且原材料廉价，对可见光有响应能力，但g-C3N4的比表面积小、e-与h+复合率过高[7]。石墨烯(GO)有良好的光学性能，与g-C3N4具有相似的碳网状和sp2共轭结构，这使它们更易形成复合材料[8]。本文由尿素、TiO2、石墨烯(GO)制备g-C3N4-RGO-TiO2，用于光催化处理低浓度含铀水溶液。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

尿素、二氧化钛、石墨烯(GO)、盐酸、氢氧化钠、乙醇均为分析纯；GBW04201 U3O8标准品，国家标准物质中心；实验用水均为蒸馏水。

D8 X射线衍射分析仪(XRD)；Talos F200X高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)；UV270紫外分光光度计；Escalab 250Xi X射线光电子能谱仪；A300电子自旋共振(ESR)。

1.2 g-C3N4/g-C3N4-RGO-TiO2的制备

1.2.1 g-C3N4的制备 将10 g尿素置于100 mL坩埚中，在马弗炉中以10 ℃/min的升温速率升温至550 ℃，煅烧2 h。冷却至室温，充分研磨，得到的淡黄色固体粉末即为g-C3N4。

1.2.2 g-C3N4-RGO-TiO2的制备 将10 g g-C3N4加入到100 mL蒸馏水中，超声60 min，加入石墨烯(0，1%，2%，5%，10%和20%)超声60 min，加入10 g TiO2，超声60 min。制备的复合材料分别标记为：g-C3N4-TiO2,g-C3N4-1RGO-TiO2,g-C3N4-2RGO-TiO2,g-C3N4-5RGO-TiO2,g-C3N4-10RGO-TiO2和g-C3N4-20RGO-TiO2。

1.3 光催化还原U(VI)

20 mL浓度为10 mg/L含铀水溶液中加入0.004 g光催化剂，2 mL乙醇，将其置于黑暗环境中,搅拌30 min达到吸附-脱附平衡。……