目前,由于大量抗生素被广泛用于治疗人类和动物疾病,且这些抗生素在人类和动物体内代谢不完全,因此在河水、地下水、地表水甚至饮用水等多种水环境中的含量不断上升,对人类健康和生态系统造成严重威胁。光催化去除抗生素污染物是应对水污染的一种极具前景的途径,但它仍然存在着电荷分离缓慢、氧化还原能力有限以及可见光利用率差的问题。
针对以上问题,周小松研究团队通过在FeOOH纳米棒的表面原位生长MgIn2S4纳米颗粒,成功构建出一种具有宽可见光吸收范围的特殊S型FeOOH/MgIn2S4异质结,并将其用作高效的可见光驱动催化剂用于去除四环素(TC)污染物。测试表明,所制备出的FeOOH(15 wt%)/MgIn2S4异质结在可见光照射下100 min后表现出高达0.01258 min−1的TC去除率,分别为纯FeOOH和MgIn2S4的33.1倍和6.6倍。如此优异的降解性能主要归因于FeOOH和MgIn2S4之间构建的S型异质结,这不仅可以加速光生载流子的分离,而且还可以保留光生电子对MgIn2S4的强还原能力,以及光生空穴对FeOOH的高氧化能力,有力地促进空穴、超氧化物和羟基自由基等丰富活性物种的产生。
相关研究成果发表在Chemosphere. 2022. DOI:10.1016/j.chemosphere.2022.134297.https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134297

第一作者:Jin Luo通讯作者:周小松通讯单位:岭南师范学院DOI:10.1016/j.chemosphere.2022.134297
全文速览 目前,由于大量抗生素被广泛用于治疗人类和动物疾病,且这些抗生素在人类和动物体内代谢不完全,因此在河水、地下水、地表水甚至饮用水等多种水环境中的含量不断上升,对人类健康和生态系统造成严重威胁。光催化去除抗生素污染物是应对水污染的一种极具前景的途径,但它仍然存在着电荷分离缓慢、氧化还原能力有限以及可见光利用率差的问题。

图1. FeOOH/MgIn2S4异质结的理化性质表征。
文章要点1:在本文中,作者通过在FeOOH纳米棒的表面原位生长MgIn2S4纳米颗粒,成功构建出一种具有宽可见光吸收范围的特殊S型FeOOH/MgIn2S4异质结,并将其用作高效的可见光驱动催化剂用于去除四环素(TC)污染物。
文章要点2:测试表明,所制备出的FeOOH(15 wt%)/MgIn2S4异质结在可见光照射下100 min后表现出高达0.01258 min−1的TC去除率,分别为纯FeOOH和MgIn2S4的33.1倍和6.6倍。
文章要点3:如此优异的降解性能主要归因于FeOOH和MgIn2S4之间构建的S型异质结,这不仅可以加速光生载流子的分离,而且还可以保留光生电子对MgIn2S4的强还原能力,以及光生空穴对FeOOH的高氧化能力,有力地促进空穴、超氧化物和羟基自由基等丰富活性物种的产生。

图2. FeOOH/MgIn2S4异质结的微观形貌表征。

图3. FeOOH/MgIn2S4异质结的光催化污染物降解性能。

图4. 猝灭实验与ESR测试分析活性物种。

图5. FeOOH/MgIn2S4异质结的光电特性分析。

图6. S型FeOOH/MgIn2S4异质结在接触和可见光照射后的电荷转移机制示意图。