利用生物炭和石墨碳氮化物纳米复合材料，并通过中心复合设计法进行优化，实现了土壤中2,4-二氯苯氧乙酸的增强光催化去除效果

《Scientific Reports》：Enhanced photocatalytic removal of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid in soil using biochar and graphitic carbon nitride nanocomposites optimized by central composite design

　　

摘要

本研究采用了一种基于Rumex abyssinicus生物炭/g-C?N?纳米复合材料的修复方法，在可见光（400–700 nm）照射下优化了土壤中2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的去除效果。该复合催化剂通过将生物炭与g-C?N?纳米颗粒以2:1的比例球磨制备而成。物理化学表征显示，该催化剂具有良好的固定碳骨架（73.6%）和催化性氧化物（K?O 45.71%和CaO 16.67%）的富集。形态学与结构分析表明，g-C?N?聚合物层均匀分布于多孔碳网络中，使其比表面积为285.2 m2/g，零电荷点为pH 8.0，半导体带隙缩小至2.30 eV。实验结果表明，2,4-D的去除过程同时涉及吸附作用和光催化降解作用。在优化处理参数下，30天内2,4-D在土壤中的去除效率最高可达94.84%，遵循准一级动力学规律。自由基清除实验表明，超氧阴离子、光生空穴和羟基自由基对光催化去除过程起到了关键作用。生物炭的核心结构与富含活性氮的官能团之间的协同作用优化了表面化学性质和静电相互作用，从而提高了可见光响应下的电荷分离效率，实现了高效的2,4-D土壤修复。