Study on synthesis of MoS2 modified g-C3N4 materials for treatment of Direct black 38 dye

Abstract

Pure g-C3N4 and MoS2 modified g-C3N4 materials were synthesized using a facile heating method and a low-temperature hydrothermal method, respectively. The obtained samples were characterized by XRD pattern and N2 adsorption-desorption technique at 77K. The adsorption and photocatalytic performance of all obtained samples were investigated by discoloration of direct black 38 dye in the dark and under visible light irradiation. The results showed that all obtained samples exhibited good discoloration efficiency of direct black 38 dye. The two factors including pH values and Mo loading effected mainly on elimination efficiency of direct black 38 dye. MoS2 modified g-C3N4 materials possessed the more enhanced adsorption and photocatalytic performance in comparison to pure g-C3N4 at pH value of 3.5, with adsorbent dosage of 0.1 g/L. Furthermore, it was found that the adsorption process and photo-catalysis simultaneously occurred under visible light irradiation and followed up a pseudo-second-order kinetic reaction of Langmuir - Hinshelwood model.
 g-C3N4 và g-C3N4 biến tính bởi MoS2 đã được tổng hợp theo phương pháp nung đơn giản và phương pháp thủy nhiệt ở nhiệt độ thấp tương ứng. Các mẫu tổng hợp đã được đánh giá đặc trưng bởi các phương pháp hiện đại như giản đồ nhiễu xạ tia X, phương pháp hấp phụ-khử hấp phụ N2 ở 77K. Khả năng hấp phụ và quang hóa xúc tác của các vật liệu tổng hợp đã được nghiên cứu bởi quá trình phân hủy màu thuốc nhuộm direct black 38 trong điều kiện bóng tối và chiếu sáng bởi ảnh sáng nhìn thấy của đèn chiếu sáng sợi đốt wolfram (220V-100W). Các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng các mẫu tổng hợp đều có hiệu suất xử lý màu cao đối với thuốc nhuộm direct black 38. Hai yếu tố gồm pH dung dịch và hàm lượng MoS2 ảnh hưởng chính đến hiệu suất xử lý màu direct black 38. g-C3N4 biến tính bởi MoS2 luôn thể hiện hiệu suất hấp phụ và quang hóa cao hơn so với g-C3N4 tinh khiết. Hơn nữa, khi được chiếu sáng bởi ánh sáng nhìn thấy thì quá trình hấp phụ và quá trình quang hóa thuốc nhuộm direct black 38 trên các vật liệu tổng hợp đã xảy ra đồng thời và mô hình Langmuir - Hinshelwood động học bậc 2 đã được đề xuất cho quá trình này.