近期，資源與環(huán)境學(xué)院王軍教授團(tuán)隊(duì)在期刊《Chemosphere》和《Environmental Pollution》連續(xù)發(fā)表兩篇科研論文，在光催化降解典型有機(jī)污染物研究方面取得新進(jìn)展。
水環(huán)境中有機(jī)污染物存在種類繁多、致突變性和強(qiáng)毒性等問題，特別是醫(yī)藥行業(yè)廢水排放的抗生素和工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的塑化劑，對人體健康和環(huán)境安全造成嚴(yán)重影響。光催化氧化技術(shù)利用半導(dǎo)體將太陽能應(yīng)用于水體凈化，受到了廣泛的研究。鉍系半導(dǎo)體材料作為高穩(wěn)定性、低成本和綠色的光催化劑，是降解水體有機(jī)污染物最受歡迎的材料之一。然而傳統(tǒng)的鉍系半導(dǎo)體材料存在光吸收性能差和電子空穴快速復(fù)合等問題。因此，通過摻雜和異質(zhì)結(jié)改性等手段改善鉍系材料的光催化性能，提升有機(jī)污染物的光催化降解效率，受到廣泛關(guān)注。
進(jìn)展1：在期刊《Chemosphere》發(fā)表了題為“One-step synthesis of Bi2O2CO3/Bi2S3S-scheme heterostructure with enhanced photoactivity towards dibutyl phthalate degradation under visible light”的研究論文。王軍教授和化學(xué)院殷煥順教授為通訊作者，碩士研究生劉克學(xué)為該論文的第一作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)為論文第一完成單位。
采用一步水熱法制備Bi2O2CO3/Bi2S3異質(zhì)結(jié)并且通過改變Na2S的含量實(shí)現(xiàn)了Bi2S3的負(fù)載量的可控調(diào)節(jié)。制備所得Bi2O2CO3/Bi2S3對鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)呈現(xiàn)了較高的光催化活性，在可見光照射的條件下，Bi2O2CO3/Bi2S3在3 h內(nèi)可降解DBP的可達(dá)到73.6%，分別是純相Bi2O2CO3和Bi2S3的3.5倍和1.87倍。本研究還對光催化機(jī)理進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)Bi2O2CO3/Bi2S3符合S型異質(zhì)結(jié) 模型，并證明制備的光催化劑具有良好的循環(huán)使用穩(wěn)定性以及抗干擾性能。
圖1. Bi2O2CO3/Bi2S3光催化劑降解DBP機(jī)理示意圖
該研究不僅開發(fā)了一種簡便的一步合成Bi2O2CO3/Bi2S3的技術(shù)，而且為DBP的降解提供了良好的策略。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目和山東省泰山學(xué)者專項(xiàng)基金資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138357
進(jìn)展2：在期刊《Environmental Pollution》發(fā)表了題為“One-pot solvothermal synthesis of Bi/Bi2S3/Bi2WO6S-scheme heterojunction with enhanced photoactivity towards antibiotic oxytetracycline degradation under visible light”的研究論文。王軍教授為該論文的通訊作者，博士研究生丁佳為該論文的第一作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)為論文第一完成單位。
該研究采用一鍋溶劑熱法成功合成了新型非貴金屬三元化合物Bi/Bi2S3/Bi2WO6。Bi/Bi2S3/Bi2WO6對土霉素具有較高的光催化降解活性。這是由于金屬鉍的SPR效應(yīng)以及Bi2S3/Bi2WO6的S-型異質(zhì)結(jié)的雙重作用，提高了光生載流子遷移率。復(fù)合材料具有較高的光催化穩(wěn)定性和低的金屬浸出量。本研究分析了降解途徑并證實(shí)降解后的土霉素溶液對水稻幼苗毒性顯著降低。
圖2. Bi/Bi2S3/Bi2WO6光催化劑降解土霉素示意圖
該研究將有助于了解光催化劑的肖特基結(jié)和S型異質(zhì)結(jié)雙重構(gòu)建策略，同時(shí)為抗生素的光催化降解機(jī)理和降解路徑提供理論支持。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金、山東省高校優(yōu)秀青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、山東省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目以及山東省泰山學(xué)者專項(xiàng)基金的大力支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2023.121550
編 輯：萬 千
審 核：賈 波
