Clay supported metal-free photocatalysts for detoxification of pesticide and pharmaceutical hazards

用于农药和药物危害解毒的粘土负载无金属光催化剂

基本信息

批准号：
19F19393
负责人：
笹木圭子
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-11-08 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

尿素の焼成速度を変化させて合成した形態特性の異なる窒化炭素には、導電性や光応答性、光触媒活性にも影響が及んでいた。これを踏まえて、光触媒活性のより高い多孔性窒化炭素に焦点を絞り、導電性高分子であるポリアニリンを媒介として、炭素量子ドットを修飾した。この窒化炭素・ポリアニリン・炭素量子ドットの三者複合体CN-PANI-CQDsでは、窒化炭素が主触媒であり、それに接合するポリアニリンは導体でHOMOが形成する価電子帯VBとLUMOが形成する伝導帯CBの間を電子が励起し、窒化炭素の励起電子が再結合することを回避するのに役立っていた。ciprofloxacin(CIP)の光分解反応では、主触媒である窒化炭素の光応答電子励起反応において、正孔(h+)　および O2-ラジカルが主要なラジカルであることに変わりはないが、この複合体ではさらにポリアニリンの表面に分布する炭素量子ドットの表面で発生するO2-ラジカルがH+と反応しH2O2を生成し、電子を受け取ってOHラジカルもCIPの分解にかかわっていることが推定された。この複合体をCIPのほかimidacloprid, tetracycline, phenol, rhodamine B の光触媒分解にも適用し、いずれも10 mg/Lのこれらの有機物を110分以内に光分解した。CIPの光分解反応では、韓国Chungnam 大学の有機化学者との国際共同研究によって、反応中間体や生成物をLC-MSで同定し、複数の分解反応経路を明らかにした。さらにこれを粘土鉱物モンモリロナイトと複合化することにより、光触媒活性は増幅され、とくにFe3＋を担持した粘土鉱物は単なる支持体としてではなく、異種材料の接合を介した励起電子の輸送にかかわり、新たな電子トラップレベルを形成することによって、結果的に主触媒の励起電子の再結合を防ぐ役割を果たしていることがわかった。

通过改变尿素钙化速率合成的具有不同形态学特性的碳氮化物对电导率，光疗力和光催化活性有影响。基于此，重点是具有较高光催化活性的多孔氮化碳，并使用导电聚合物聚苯胺修饰碳量子点。在氮，聚苯胺和碳量子点的三方复合物CN-PANI-CQD中，氮化碳是主要催化剂，与之键合的聚苯胺是由HOMO形成的价带VB激发的电子，由HOMO形成的VB和由Lumos of lumons of Entim of Exter of Electernit of Carbon of Carbon nit carbone nit carbone of Carbon nit carbone nit carbone of carbone nit car of carbone of car car car car by。在环丙沙星（CIP）的光降解反应中，孔（H+）和O2-Radicals仍然是硝化碳碳碳碳含碳激发反应的主要自由基，这是主要的催化剂，这是这种复杂的O2-RAIDICAL，在这种复杂的O2-RAIDICAL上与碳量子+量子均与碳的表面产生的hen+ poloty 2 exportiate in+ proce ostium量子的含量，均与碳量子的表面相互构建。电子和OH自由基也被认为参与了CIP的分解。该复合物还应用于除CIP外，除CIP之外，咪二酸，四环素，苯酚和若丹明B的光催化分解，这些有机物的10 mg/l在110分钟内得到了光解。在CIP的光降解反应中，与韩国Chungnam University的有机化学家进行了国际合作，使用LC-MS鉴定了反应中间体和产物，揭示了多个降解反应途径。 Furthermore, by conjugating this with the clay mineral montmorillonite, the photocatalytic activity is amplified, and it was found that the clay minerals carrying Fe3+ in particular are not merely supported, but are involved in transporting excited electrons through bonding of different materials, and by forming new electron trap levels, it plays a role in preventing the recombination of excited electrons in the main catalyst.