SiO2/g-C3N4復(fù)合材料的3D打印制備及對染料廢水的處理性能

趙文璞，趙曉東，季惠明，馬元良，馬生花，沈鑄睿

（1.天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，先進(jìn)陶瓷與加工技術(shù)教育部重點實驗室，天津 300350；2.青海民族大學(xué)物理與電子信息工程學(xué)院，青海西寧 810007；3.南開大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300350）

隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，有機染料成為一種來源廣泛的水體污染物，其具有較高的色澤飽和度以至于影響水生植物的光合作用，從而對環(huán)境造成影響〔1-4〕。大部分有機染料具有致突變、致畸和致癌的生物毒性，且在水中有較高的溶解度和穩(wěn)定性，因此其對于水體的影響是不容忽視的〔5-6〕。目前對于廢水中有機染料處理較為高效、應(yīng)用較為廣泛的方法為吸附法，通過具有較大比表面積、孔體積的吸附材料對有機染料進(jìn)行吸附可以較大程度去除有機染料〔7-8〕。然而，很多吸附材料使用后難以從水中分離，這給材料的回收利用造成了很大困難，也造成了水體的二次污染。

3D打印是一種非常有吸引力的快速成型技術(shù)，其在計算機的控制下使用打印設(shè)備來制造三維對象。該技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)品耗時短、可設(shè)計復(fù)雜的幾何模型、適用類型豐富的打印材料等特性使得其在制造業(yè)盡顯優(yōu)勢，近年來在快速成型行業(yè)倍受關(guān)注。3D打印技術(shù)在近些年發(fā)展十分迅速，正在革新許多領(lǐng)域，如醫(yī)藥〔9〕、合成化學(xué)〔10〕、制藥生產(chǎn)〔11〕、能源〔12〕、催化〔13〕、微流控〔14〕、傳感器制造〔15-16〕等領(lǐng)域，并被用于新型分析技術(shù)的開發(fā)〔17-18〕。

SiO2氣凝膠具有比表面積較大、孔徑大、擁有介孔結(jié)構(gòu)等特點〔19-21〕，是一種理想的有機染料吸附材料。使用3D 打印技術(shù)制備SiO2氣凝膠，可使材料在具備良好吸附性能的同時解決其在水中難以分離回收的難題。但是吸附飽和后的材料仍然需要進(jìn)行無害化處理，因此將吸附材料與降解材料進(jìn)行復(fù)合，將回收的吸附后的有機染料進(jìn)行無害化催化降解也十分重要〔22〕。g-C3N4材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，且具有較窄的禁帶寬度和合適的能帶位置，因此可以作為一種有效的光催化材料，在光照條件下高效催化降解水體有機染料〔23-24〕。因此本研究以直寫型3D 打印的方法制備了用于染料吸附和降解的3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料，并測試了其對于水溶液中高質(zhì)量濃度羅丹明B（RhB，100 mg/L）的吸附、光催化降解性能。

1 實驗部分

1.1 材料與試劑

SiO2氣凝膠粉體，直徑15～50 μm，購自深圳中凝科技（中國）有限公司。異丙醇（IPA）、羥丙基甲基纖維素（HPMC）、二氰二胺（C2H4N4）、RhB，購自上海阿拉丁生化科技（中國）有限公司。聚二甲基硅氧烷（Sylgard 184，PDMS），購自道康寧（美國）公司。

1.2 實驗儀器

SYNO-SOURCE-2638 陶瓷3D 打印機，中國湖南源創(chuàng)高科工業(yè)技術(shù)有限公司；TDCLS-4800 掃描電子顯微鏡，日本日立公司；D/Max-2500 X 射線衍射儀，日本理學(xué)公司；NOVA 2200e 比表面積分析儀，美國康塔公司；IRPrestige-21 型傅里葉紅外光譜儀，日本島津公司；PC722 紫外可見分光光度計，中國上海佑科儀器儀表有限公司。

1.3 SiO2/g-C3N4復(fù)合材料和SiO2氣凝膠的3D 打印

按參考文獻(xiàn)〔25〕進(jìn)行g(shù)-C3N4的制備。之后稱取100 mL 異丙醇，加入3 g PDMS、0.5 g HPMC 并在室溫下攪拌10 min 使其充分混合得到懸濁液，加入8 g SiO2氣凝膠粉體及4 g 制備所得的g-C3N4，以400 r/min 的速度球磨混合60 min 得到均勻的3D 打印漿料，制備好的漿料在密封條件下可以保存24 h。

將3D 打印漿料加入打印機并在2～4 MPa 的壓力下擠出，打印速度為3 600 mm/min，將打印所得塊狀SiO2/g-C3N4復(fù)合材料轉(zhuǎn)移至密閉的聚苯乙烯盒子內(nèi)，先于室溫下干燥24 h，然后于40 ℃下干燥48 h至完全干燥，最后將樣品以2 ℃/min 升溫至400 ℃熱處理3 h 以去除大部分有機溶劑。

參照上述方法，不添加g-C3N4，可制備得到3D打印SiO2氣凝膠塊體。

1.4 3D 打印材料對RhB 溶液的吸附及降解

樣品于配有不銹鋼網(wǎng)的夾層燒杯中進(jìn)行吸附、降解測試，并使用冷凝循環(huán)水保持測試體系溫度不變。在室溫條件下取1 g結(jié)構(gòu)完整的3D打印樣品加入到200 mL質(zhì)量濃度為100 mg/L的RhB溶液中，在攪拌下首先進(jìn)行60 min的暗吸附，然后以紫外燈（360 nm，1 000 mW/cm2）為光源進(jìn)行吸附、降解，每20 min 取RhB 溶液在波長為554 nm 下測試吸光度，計算RhB 的去除率。

1.5 3D 打印材料去除RhB 的動力學(xué)研究

為對材料去除RhB 的性能進(jìn)行更直觀的表征，對RhB 的去除數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬一級動力學(xué)擬合，采用的擬合公式見式（1）。

式中：ka——反應(yīng)擬一級動力學(xué)表觀速率常數(shù)，min-1；

t——反應(yīng)時間，min；

C0——RhB 初始質(zhì)量濃度，mg/L；

Ct——t時刻溶液中RhB 的質(zhì)量濃度，mg/L。

為進(jìn)一步研究復(fù)合材料的吸附機理，分別采用式（2）、式（3）所示的擬一級、擬二級吸附動力學(xué)模型對黑暗條件下3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料吸附RhB 的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。

式中：qt——t時刻吸附量，mg/g；

qe——平衡吸附量，mg/g；

k1——擬一級動力學(xué)速率常數(shù)，min-1；

k2——擬二級動力學(xué)速率常數(shù)，g/（mg·min）。

2 結(jié)果與討論

2.1 3D 打印制備過程中材料的表征

直寫型3D 打印對結(jié)構(gòu)設(shè)計自由度高、打印過程可控性強、適用材料范圍廣泛且可以實現(xiàn)多元組分的制備，是一種適合制備復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)的增材制造技術(shù)。以高比表面積的SiO2氣凝膠粉末及具有降解性能的g-C3N4制備了3D打印漿料，其實物見圖1（a）、圖1（b）。制備過程中采用的PDMS 可調(diào)節(jié)漿料的黏彈性，HPMC可作為增稠劑及保濕劑，使3D 打印過程可在空氣環(huán)境及室溫下進(jìn)行而無需額外的固化處理。圖1（c）展示了3D 打印漿料表觀黏度隨剪切速率的變化，可知其表觀黏度隨剪切速率增加而顯著下降，表明其具有良好的剪切變稀特性。圖1（d）顯示漿料可在壓力下從針頭中順利擠出，并具有較好的自支撐性從而保證樣品結(jié)構(gòu)的完整。圖1（e）、圖1（f）所示為3D 打印SiO2氣凝膠及3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料宏觀圖片，通過3D 打印可制備出具備格柵狀較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的樣品，且可根據(jù)程序改變樣品形狀與格柵密度。將樣品在400 ℃下熱處理以去掉大部分有機溶劑并進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)強度，如圖1（g）所示，在干燥及熱處理后，樣品結(jié)構(gòu)保持完好且可以承受一定的壓力。圖1（h）～圖1（j）所示為3D 打印SiO2氣凝膠的截面微觀形貌圖，可以看出打印漿料細(xì)絲緊密堆積形成格柵結(jié)構(gòu)，各層細(xì)絲間結(jié)合緊密且形狀保持良好無明顯裂紋，該結(jié)構(gòu)在增加樣品與RhB 溶液接觸面積的同時可以確保溶液流動通過樣品。

圖1 3D 打印SiO2氣凝膠和SiO2/g-C3N4復(fù)合材料制備過程中的部分表征測試Fig.1 Partial characterization tests during 3D-printed SiO2 aerogel and SiO2/g-C3N4 composite material preparation process

g-C3N4粉體、3D 打印SiO2氣凝膠、3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料的SEM 及復(fù)合材料的元素分布見圖2。

圖2 材料的SEM 及SiO2/g-C3N4復(fù)合材料的元素分布圖Fig.2 SEM of materials and element distribution map of SiO2/g-C3N4 composite material

由圖2（a）可知，g-C3N4粉體主要由片層狀結(jié)構(gòu)組成，厚度較薄但徑向尺寸較大，層間結(jié)合較為松散使其易分散在漿料之中。圖2（b）顯示，3D 打印SiO2氣凝膠為明顯的顆粒堆積氣凝膠結(jié)構(gòu)，其主要由納米尺寸的初級顆粒連接成網(wǎng)絡(luò)，形成了大量介孔、微孔從而保證了良好的吸附性能。由圖2（c）、圖2（d）可知，g-C3N4與SiO2的復(fù)合并未明顯改變整體的多孔結(jié)構(gòu)，且g-C3N4被部分包裹在SiO2氣凝膠之中。圖2（e）顯示，g-C3N4均勻分布在SiO2氣凝膠中，但由于g-C3N4含量較低導(dǎo)致N 元素含量較低。

g-C3N4粉體、3D 打印SiO2氣凝膠、3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料的FTIR 譜圖見圖3。

圖3 材料的FTIRFig.3 FTIR of materials

圖3中，g-C3N4粉體在1 245、1 323、1 452、1 631 cm-1處的峰為C—N 和C=N 的伸縮振動峰，808 cm-1處的峰為三嗪單元的彎曲振動峰〔26-27〕。3D打印SiO2氣凝膠在1 049、800 cm-1處存在較強特征峰，分別為Si—O—Si的反對稱伸縮振動特征峰和對稱伸縮振動吸收峰，證明其有典型的SiO2結(jié)構(gòu)；845、760 cm-1處存在的特征峰為Si—CH3的搖擺振動特征峰和拉伸振動特征峰〔28〕，證明其具有殘余的甲基。3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料的譜圖與SiO2整體相似，在1 200～1 700 cm-1處出現(xiàn)了復(fù)雜的小峰，且在800 cm-1處的特征峰變強，證明g-C3N4被較好地復(fù)合在SiO2氣凝膠中；3 013 cm-1處存在的特征峰對應(yīng)吸附水中的—OH 及g-C3N4中的N—H鍵，在吸附過程中復(fù)合材料可以通過氫鍵對RhB 進(jìn)行吸附〔29〕。

g-C3N4粉體、3D 打印SiO2氣凝膠、3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料的XRD 見圖4。

圖4 材料的XRDFig.4 XRD of materials

圖4 顯示，3D 打印SiO2氣凝膠在21°附近存在非晶特征峰，對應(yīng)其無定形SiO2結(jié)構(gòu)。g-C3N4在13.7°及27.6°處的衍射峰與g-C3N4的（100）和（002）晶面相對應(yīng)〔30〕，證明其結(jié)晶性良好。3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料譜圖中仍可觀察到g-C3N4（002）晶面的特征峰，但由于SiO2的影響導(dǎo)致其峰強減弱〔31-32〕。

圖5 為3D 打印SiO2氣凝膠及3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料的N2吸附-脫附等溫線。

圖5 材料的N2吸附-脫附等溫線Fig.5 N2 adsorption-desorption isotherm curve of materials

由圖5 可知，兩種樣品均具有典型的Ⅳ類曲線特征，在較高相對壓力下存在著明顯的回滯環(huán)，對應(yīng)了其介孔結(jié)構(gòu)。3D 打印SiO2氣凝膠及3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料均擁有H1 型回滯環(huán)，這主要是由于尺寸規(guī)則的氣凝膠顆粒堆積形成了孔徑均勻的圓柱形直筒孔〔33〕。表1 中根據(jù)BJH 公式計算得到3D 打印SiO2氣凝膠與SiO2/g-C3N4復(fù)合材料的比表面積分別為482.1 m2/g 和405.4 m2/g，相對于SiO2氣凝膠粉體（703.7 m2/g）均有所下降，這主要由3D 打印漿料制備過程中氣凝膠顆粒間再次發(fā)生團(tuán)聚導(dǎo)致〔34-35〕。但g-C3N4的引入并未引起復(fù)合材料比表面積發(fā)生明顯的下降，證明其在提供降解功能的同時不會對吸附功能產(chǎn)生較大負(fù)面影響。

表1 材料的多孔性能Table 1 Porous properties of materials

圖6 為3D 打印SiO2氣凝膠及3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料的孔徑分布。

圖6 材料的孔徑分布Fig.6 The pore size distribution of materials

由圖6 可知，兩種3D 打印材料均存在大量介孔，其中3D 打印SiO2氣凝膠的孔徑集中在4、6、15 nm 處。引入g-C3N4后整體孔徑有所上升且分布較為分散，其峰值出現(xiàn)在17 nm 處，證明g-C3N4的修飾并未破壞SiO2氣凝膠介孔結(jié)構(gòu)，確保了復(fù)合材料優(yōu)異的吸附能力。

2.2 3D 打印SiO2/g-C3N4 復(fù)合材料對RhB 的吸附、降解性能

實驗考察了3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料對RhB 的吸附、降解性能，并與3D 打印SiO2氣凝膠相對比，結(jié)果見圖7。

圖7 材料對RhB 的吸附、降解性能Fig.7 The adsorption and degradation performance of materials on RhB

由圖7（a）3D 打印SiO2氣凝膠吸附RhB 前后顏色變化可知，較高濃度的RhB 溶液經(jīng)樣品吸附后基本完全褪色，且樣品在吸附后未溶解于水中或產(chǎn)生明顯破碎，證明材料具有較好的機械強度，使其可在流動水體中保持較高的結(jié)構(gòu)完整性，保證了材料使用后在水體中的可分離回收性，從而實現(xiàn)高效的凈水作用。圖7（b）為紫外光照下3D 打印SiO2氣凝膠及3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料作用下RhB 的相對濃度變化曲線，由于3D 打印SiO2氣凝膠不具備催化降解功能，其對RhB 的去除效率較低，在前6 h 內(nèi)濃度僅下降了73.47%。3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料對RhB 的去除效率顯著增加，在吸附、降解協(xié)同作用下4 h 內(nèi)溶液中RhB 去除率達(dá)99%以上，基本被完全去除。

將反應(yīng)平衡后3D 打印SiO2和3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料過濾干燥，然后投入下一次實驗進(jìn)行循環(huán)利用，對比第5 次循環(huán)下兩種樣品對RhB 的去除效果，以進(jìn)一步探究g-C3N4的修飾為3D 打印SiO2氣凝膠提供的降解性能，其結(jié)果見圖8。

圖8 第5 次循環(huán)下RhB 的去除效果Fig.8 Removal effect of RhB in the fifth cycle

從圖8 可以看出，在前60 min 暗吸附過程中，3D打印SiO2氣凝膠與3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料對RhB 的去除率分別為14.72%和10.11%，并無較大差異。在紫外光照下3 h 后復(fù)合材料對RhB 的去除率迅速提升至58.57%，而純SiO2氣凝膠對RhB 去除率變化緩慢，僅上升至34.77%，這主要是由于在紫外光照下g-C3N4可以將溶液中與其接觸及固定在其附近吸附位點的RhB 降解為小分子，在提供降解功能的同時使附近吸附位點重新具備吸附能力，從而整體提高了對RhB 的去除效率。

在循環(huán)性能實驗中，3D 打印SiO2氣凝膠及SiO2/g-C3N4復(fù)合材料對RhB 進(jìn)行的5 次吸附、降解測試過程中，反應(yīng)達(dá)平衡后RhB 的去除率見圖9。

圖9 材料對RhB 的吸附、降解循環(huán)性能Fig.9 Adsorption and degradation cycle performance of materials on RhB

由圖9可知，3D打印SiO2氣凝膠及3D打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料對RhB 的初次去除率分別達(dá)到93.82%及100%。經(jīng)5 次循環(huán)測試后，3D 打印SiO2氣凝膠對RhB 的去除率下降到了55.75%。這主要是由于純SiO2氣凝膠因其高比表面積、介孔多孔結(jié)構(gòu)，對水中有機染料的去除主要以物理吸附為主，在循環(huán)過程中RhB 占據(jù)了樣品多孔表面的部分吸附位點，使樣品的有效吸附活性位點逐漸減少，從而導(dǎo)致了RhB 吸附量及去除率的下降。相比之下3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料經(jīng)過5 次循環(huán)測試后對RhB的去除率仍然可達(dá)到92.98%，g-C3N4的復(fù)合并未影響樣品的吸附性能，而且利用其自身的催化降解性能，顯著提升了3D 打印復(fù)合材料對RhB 去除的穩(wěn)定性。

2.3 動力學(xué)研究

3D 打印SiO2氣凝膠及3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料對RhB 去除的擬一級動力學(xué)擬合結(jié)果見圖10。

圖10 擬一級動力學(xué)擬合曲線Fig.10 Pseudo-first-order kinetic fitting curves

由圖10 可知，3D 打印材料對RhB 的去除符合準(zhǔn)一級動力學(xué)反應(yīng)，且3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料對RhB 去除的相關(guān)系數(shù)更高，R2=0.996 5，其反應(yīng)速率常數(shù)ka為0.027 57，是3D 打印SiO2氣凝膠（ka=0.005 02）的5.4 倍，證明g-C3N4的修飾通過為3D 打印SiO2氣凝膠提供降解能力，有效提高了對RhB 的去除效果。

2.4 3D 打印SiO2/g-C3N4 復(fù)合材料對RhB 的吸附、降解機理

在黑暗條件下使用pH 漂移法〔36-37〕測量3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料的pHpzc，其結(jié)果如圖11（a）所示，3D 打印復(fù)合材料的pHpzc約為4.24，當(dāng)pH＜4.24時復(fù)合材料表面易被質(zhì)子化帶正電，當(dāng)pH＞4.24 時其表面去質(zhì)子化帶負(fù)電〔38〕，帶負(fù)電的復(fù)合材料表面與陽離子染料RhB 產(chǎn)生靜電作用從而提高吸附能力。由圖11（a）還可以看出，起初隨著pH 的上升，RhB 的去除率明顯上升，與pHpzc測定結(jié)果吻合，但當(dāng)pH 大于10 后去除率有所下降，這主要因為強堿環(huán)境中SiO2易溶導(dǎo)致吸附效果受影響〔39〕。在pH=7時使用擬一級、擬二級吸附動力學(xué)模型對3D 打印復(fù)合材料黑暗條件下吸附RhB 的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果如圖11（b）、圖11（c）所示，擬二級動力學(xué)R2=0.983 89，大于擬一級動力學(xué)R2（0.977 42），且擬合得到的qe更接近于實驗值（82.651 9 mg/g），證明3D 打印復(fù)合材料對RhB 的吸附主要由物理擴(kuò)散作用及靜電吸引、氫鍵等化學(xué)作用共同決定〔40-42〕。

圖11 pH 對3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料吸附性能的影響（a）及吸附的擬一級（b）、擬二級（c）動力學(xué)擬合Fig.11 Effect of pH on the adsorption performance of 3D-printed SiO2/g-C3N4 composite material（a），pseudofirst-order （b） and pseudo-second-order（c） kinetic fitting

在上述實驗基礎(chǔ)上，分別使用0.1 mol/L 的叔丁醇〔43〕、草酸銨〔44〕、苯醌〔43〕作為羥基自由基（·OH）、空穴（h+）和超氧自由基（O2·-）捕獲劑，來研究3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料降解RhB 過程中存在的活性物種，結(jié)果見圖12。

圖12 自由基捕獲劑對3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料降解性能的影響Fig.12 Effects of radical scavengers on the degradation performance of 3D-printed SiO2/g-C3N4 composite material

如圖12 所示，加入·OH 捕獲劑后SiO2/g-C3N4復(fù)合材料在反應(yīng)240 min 時對RhB 的去除率為96.52%，相比未添加捕獲劑的情況無明顯差異。加入h+及O2·-捕獲劑后吸附、降解效率明顯下降，在240 min 內(nèi)對RhB 的去除率僅分別為72.89%及56.03%，證明活性物質(zhì)O2·-與h+在降解中起主要作用。結(jié)合材料的吸附作用推測SiO2/g-C3N4復(fù)合材料對RhB 的吸附降解機理，結(jié)果見圖13。

圖13 3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料吸附降解機理示意Fig.13 Adsorption and degradation mechanism of 3D-printed SiO2/g-C3N4 composite material

如圖13 所示，通過擴(kuò)散及靜電吸附、氫鍵等物理-化學(xué)作用，具有多孔結(jié)構(gòu)的SiO2氣凝膠可高效吸附RhB 大分子，實現(xiàn)對RhB 較高的吸附去除率。其次當(dāng)波長＜420 nm 的光照射到g-C3N4材料表面時，由于入射光能量大于該半導(dǎo)體材料的禁帶寬度（2.7 eV），因此g-C3N4材料可以吸收光能使部分位于價帶位置的電子激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶位置，并在價帶形成相對穩(wěn)定的空穴，由此生成了光生電子空穴對。這些光生電子空穴對在電場的作用下通過擴(kuò)散運動，向g-C3N4材料表面遷移，可以直接與吸附于催化劑表面的污染物大分子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將有機污染物催化降解。此外，g-C3N4在光照條件下產(chǎn)生的光生電子空穴對也可以利用水體中的H2O 和O2進(jìn)一步產(chǎn)生催化活性物質(zhì)O2·-及少量·OH，參與光催化反應(yīng)降解RhB 大分子。3D 打印結(jié)構(gòu)具有的高比表面積實現(xiàn)了催化劑與RhB 大分子較大的反應(yīng)接觸面積，進(jìn)一步提高了光催化降解效率。因此，在3D 打印SiO2氣凝膠材料的高比表面積和g-C3N4材料良好的光催化能力的協(xié)同作用下，3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合氣凝膠材料實現(xiàn)了對溶液中RhB 的高效吸附及光催化降解。

3 結(jié)論

本研究使用直寫型3D 打印的方式制備了SiO2/g-C3N4復(fù)合氣凝膠材料，并研究了其對較高質(zhì)量濃度RhB（100 mg/L）的吸附、降解性能。3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料具有良好的介孔結(jié)構(gòu)，比表面積高達(dá)405.4 m2/g，孔容為0.982 0 cm3/g。3D 打印SiO2/g-C3N4復(fù)合材料對RhB 去除率達(dá)99%以上，經(jīng)5 次循環(huán)測試后其對RhB 的去除率仍高達(dá)92.98%，而相同條件下3D 打印SiO2氣凝膠對RhB 的去除率僅為55.75%，證明g-C3N4的復(fù)合為3D 打印SiO2氣凝膠提供了降解性能，提高了復(fù)合材料對RhB 的去除效率及使用穩(wěn)定性。3D 打印復(fù)合材料對RhB 的吸附更符合吸附的擬二級動力學(xué)模型，證明其為物理-化學(xué)共同作用，經(jīng)實驗證明參與降解的主要活性物質(zhì)為O2·-與h+。