g-C3N4_Bi5O7I复合材料的制备及其光催化降解抗生素性能研究.pdf

摘要

近年来，由抗生素所引发的污染对自然生态环境和人类身体健康构成了巨大威

胁。在众多处理技术中，光催化是一种绿色、有前途的水处理技术，其可利用太阳光

产生丰富的活性物种（ROSs）以去除水中的污染物。在庞大的半导体家族中，富铋型

卤氧化物是一种新型催化剂，与BiOX（X为Br、I、Cl）相比，由于铋含量的增加，

具有更高的氧化电位，表明其具有更高的氧化活性，被广泛应用于催化氧化降解有机

污染物。但其存在带隙较宽，光生载流子的快速重组的问题。

本论文为提升富铋型卤氧化物的性能，通过引入g-CN以修饰BiOI形成异质

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结复合物，旨在提高光生载流子的分离效率。本研究采用简易、可行的静电自组装方

法成功构造出一系列Z型异质结g-CN/BiOI复合材料（X%-g-CN/BiOI），可以

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保留复合材料中BiOI的氧化电位并有效的实现光生电子和空穴的空间分离。实验结

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果表明，X%-g-CN/BiOI光催化剂在可见光照射下对四环素类（TC）抗生素表现出

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+•

优异的光催化降解活性，这主要归因于光生h、超氧自由基（O）和羟基自由基（•OH）

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的产生。探究各类影响因素如光催化剂浓度、TC初始pH值、TC初始浓度、外来离

子以及真实水体对光催化降解TC效率的影响。结合质谱数据对TC的降解途径和相

应的毒理学模拟进行了分析和评估，证实光催化剂具有良好的脱毒效果。此外，最优

光催化剂15%-g-CN/BiOI不仅表现出良好的稳定性和可重复使用性，而且在实际

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水或阳光照射下显示出令人满意的光催化效率。总之，本研究工作对构造富铋型卤氧

化铋基异质结光催化剂以及光催化降解四环素的机理分析提供了一定的指导。

关键词：g-CN，BiOI，光催化，四环素降解，机理

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ABSTRACT

Inrecentyears,pollutantsinducedbyantibioticshadbecomeahugethreattothe

environmentandorganisms.Amongmanywatertreatmenttechnologies,photocatalysiswas

agreenandpromisingwatertreatmenttechnology,whichcouldutilizesunlighttogenerate

abundantreactivespecies(ROSs)toremovepollutantsfromwater.Inthehuge

semiconductorfamily,bismuth-richoxyhalideswereanewtypeofphotocatalysts.

Comparedwithbismuth-basedphotocatalysts,bismuth-richoxyhalidespossessedahigher

oxidationpotentialduetotheincreaseofbismuthcontent,indicatingthattheyhadmore

highoxidationactivity.Therefore,theywerewidelyusedincatalyticoxidationdegradation

oforganicpollutants.However,itstillhadtheproblemofwidebandgap