一种新型等离子体共振效应调控的Ag/Ag3PO4/C3N5 S型异质结光催化材料高效降解左氧氟沙星抗生素
董珂欣, 申楚琦, 阎如玉, 刘艳, 庄春强, 李世杰
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202310013
抗生素在自然水体中的含量不断升高,引发的水体污染对社会的可持续发展构成了巨大威胁。光催化技术是一种高效且环保的环境净化技术,在解决环境污染方面具有巨大的应用前景。C3N5是一种性能优越的非贵金属光催化剂。然而,该催化剂的应用面临着一些挑战,比如光反应动力学较慢和光生载流子快速复合的问题。近期的研究表明,构筑独特的S型异质结是获得优良光催化剂的一种有效策略。因此,通过一种简易的制备方法成功构筑了一种等离子体效应协同的Ag/Ag3PO4/C3N5 S型异质结光催化材料。由于等离子体效应和S型异质结的协同作用,Ag/Ag3PO4/C3N5异质结展现出优异的吸收太阳光的能力、高效分离光生载流子的能力以及强大的光氧化还原能力,能够在太阳光的激发下有效产生大量的•OH和•O2自由基。因此,Ag/Ag3PO4/C3N5表现出卓越的光催化性能,对左氧氟沙星(LEV)的降解速率常数高达0.0362 min−1,比C3N5、Ag3PO4和Ag3PO4/C3N5分别提高了24.8、1.1和0.7倍。此外,Ag/Ag3PO4/C3N5异质结具有出色的抗外界环境干扰性和可重复使用性。该研究为C3N5基光催化剂材料在环境净化方面迈出了坚实的一步。
关键词: 离子体共振效应, C3N5, S型异质结, 协同效应, 抗生素去除, 内建电场
引入内建电场强化BIOBR/C3N5 S型异质结中光载流子分离以实现高效催化降解微污染物
游常俊, 王春春, 蔡铭洁, 刘艳, 竺柏康, 李世杰
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202407014
光催化技术在废水处理及环境治理领域展现出巨大的应用潜力,而开发高效的光催化剂则是实现这一技术广泛应用的关键。在本研究中,我们成功地设计并制备了一种新型S型BiOBr/C3N5 (BBN)异质结光催化剂用于在可见光下高效去除微污染物。系统评估了BBN材料在可见光下对四环素(TC)和萘(NAP)的光催化降解效果。结果表明,BBN-2样品表现出最佳的光催化活性,其反应速率常数为0.0139 min−1,比纯BiOBr和C3N5分别提高了0.6倍和2.8倍,这主要得益于BBN异质结具有空间分隔开的氧化还原位点以及利用内建电场作为驱动力,促进光生载流子的有效分离,从而加速微污染物的降解反应。此外,BBN-2具有卓越的抗外界环境干扰特性以及优异的稳定性能,在经过五次循环使用后,仍能保持较高的光催化活性。通过自由基活性检测实验,我们确认了超氧阴离子自由基(•O2)、空穴(h+)和羟基自由基(•OH)是参与光催化反应过程的主要活性物种。本研究为开发高效C3N5基催化体系用于环境治理开辟了一种新的思路。
关键词: C3N5, S型异质结, 微污染物去除, 内建电场, 光催化

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