过硫酸盐激活协同可见光催化降解四环素的机理和降解路径

作     者：朱羽科 蒋孝佳 陈嘉奕 付小航 吴礼光 王挺 ZHU Yu‑Ke;JIANG Xiao‑Jia;CHEN Jia‑Yi;FU Xiao‑Hang;WU Li‑Guang;WANG Ting

作者机构：浙江工商大学环境科学与工程学院杭州310012 浙江工商大学分析测试中心杭州310012 

出 版 物：《无机化学学报》 (Chinese Journal of Inorganic Chemistry)

年 卷 期：2023年第39卷第10期

页      面：1857-1868页

核心收录：

学科分类：081705[工学-工业催化] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(No.21776250) 浙江省自然科学基金(No.LY19B060004,LY20B060001)资助。 

主　　题：手性介孔TiO_(2) 可见光催化 过硫酸盐激活 四环素 降解路径 

摘      要：为了提升微污染水体中抗生素的降解效率,利用过硫酸钠(PDS)激活协同手性介孔TiO_(2)可见光催化(PDS/vis-TiO_(2))对四环素(TC)进行降解。详细对比研究了以手性TiO_(2)作为催化剂的PDS激活(PDS/TiO_(2))、可见光催化(vis-TiO_(2))和PDS/vis-TiO_(2)三种体系中,降解污染物的活性物种和污染物降解路径等的差异。结果表明,不对称的螺旋堆积结构在手性介孔TiO_(2)中引入了丰富的Ti^(3+),不仅提升了其可见光响应,同时能够激活PDS生成自由基。PDS/vis-TiO_(2)体系中光生空穴h^(+)和·OH等多种自由基可以同时参与TC的降解,5 h内其对TC去除率可达到95%以上,远超PDS/TiO_(2)体系(TC去除率为48.9%)和vis-TiO_(2)体系(TC去除率为71.1%)。PDS加入到光催化体系中,会受到光生电子的激活而产生自由基,从而消耗光生电子,提升光生空穴和电子的分离率,达到协同增强污染物的降解能力。另外PDS激活后产生自由基也会大大增加体系对TC的降解性能。密度泛函理论计算和中间产物分析结果表明,TC在PDS/vis-TiO_(2)体系中的降解路径包含了光生空穴h^(+)攻击TC的降解路径,同时也包括自由基攻击TC的降解路径。