MOFs自牺牲模板法制备CoNx/g-C3N4纳米材料用作高效光催化还原U(VI)

近年来,利用石墨氮化碳(g-C3N4)光催化法将易溶的U(VI)还原为难溶的U(IV)来清除铀,已逐渐成为放射性核素研究的热点.本研究将一种含金属钴的金属有机框架材料(MOFs)作为自牺牲模板,利用简单热共聚法成功合成了含有Co-Nx构型的CoNx/g-C3N4催化剂.在固液比为1.0 g/L、pH 5.0、可见光照射45 min下,制备的催化剂(w(Co-MOFs):w(g-C3N4)=1:1)对50 mg/L的U(VI)标准溶液还原率达到100％.从形貌,微观结构和光学性能等方面对催化剂进行了表征,结果显示,引入Co有效拓宽了g-C3N4对可见光的吸收范围,抑制了光生电子与空穴的复合,从而促进了U(VI)的还原反应.此外,基于捕获实验深入探究了U(VI)在CoNx/g-C3N4材料表面催化可能的反应机理.研究表明,CoNx/g-C3N4复合光催化剂光学性能优异,制备方法简单且绿色环保,对放射性废水中的U(VI)的光催化还原去除效果较好.本工作对后续石墨氮化碳类新型材料的设计、合成与实际应用具有一定的参考作用.