黄铁矿与类石墨氮化碳生物聚合物复合光催化剂协同增效降解活性红-24染料研究及其机制解析

本研究针对难降解染料污染问题，通过简易超声法制备明胶基FeS2-gC3N4复合光催化剂(GL/FS-CN)。表征显示该复合材料显著提升光催化效率，对活性红24染料降解率达91.78%，超氧化物自由基(O2˙?)为主要活性物种，反应符合准一级动力学模型，为染料废水处理提供新型高效解决方案。

　　

通过简易超声法成功构建了明胶基黄铁矿(FeS₂)-石墨氮化碳(g-C₃N₄)复合光催化材料(GL/FS-CN)，该复合材料在降解顽固污染物活性红-24染料(RR 24)方面展现出卓越性能。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱(UV-vis)、扫描电子显微镜(SEM)、低温氮吸附、zeta电位分析及X射线光电子能谱等多项表征技术证实，GL/FS-CN的光催化降解率高达91.78%，显著优于单一组分FS和CN的表现。

研究表明，明胶的引入有效提升了光催化效率并抑制了电子-空穴复合。通过自由基捕获实验发现，超氧自由基(O₂˙^?)是降解过程中的关键活性物种——当分别加入乙二胺四乙酸(EDTA)、异丙醇(IPA)和苯醌(BQ)作为牺牲剂时，降解效率相应降至78.22%、80.13%和55%。降解过程符合准一级动力学模型，速率常数达0.02944 min^?1。

XRD分析显示晶体尺寸为8.92 nm。不同温度下测量的热力学参数(ΔS°, ΔH°, ΔG°)证实反应为吸热且自发进行。这项研究不仅开发出具有协同增强效应的新型生物聚合物复合光催化剂，更为高效处理染料废水提供了具有应用前景的技术方案。