S型异质结g-C₃N₄/Bi₂WO₆高效降解左氧氟沙星：性能、机理及降解路径

摘要

采用一步水热法合成了g-C₃N₄/Bi₂WO₆（MCN/BWO）异质结光催化剂，用于降解左氧氟沙星（LEV）。在模拟太阳光照射下，摩尔比为1:1的MCN/BWO对LEV的降解率达到98.14%，这归因于MCN和BWO之间形成了S型异质结。原位XPS分析和表面功函数测量证实了电子转移路径遵循S型异质结机制。MCN/BWO体系中S型异质结产生的内建电场（IEF）促进了光生电子（e^-）从BWO的导带（CB）直接转移到MCN的价带（VB）。这一过程实现了光生电子-空穴对（e^--h⁺）的有效分离，h⁺在BWO的VB上积累，e^-在MCN的CB上积累。自由基捕获实验表明，超氧自由基（·O₂^-）和h⁺是主要的活性物种。除了表现出优异的光催化性能外，该催化剂在连续三个循环中保持了良好的稳定性。为了阐明降解机制，采用液相色谱-质谱（LC-MS）和定量构效关系（QSAR）分析来鉴定降解途径、中间产物和潜在毒性。本研究为废水处理应用提供了理论基础。

关键词

S型异质结 / MCN/BWO / 光催化 / 左氧氟沙星 / 降解路径

基金资助

辽宁省科技计划联合项目(2023JH2/101800001); 辽宁省教育厅基础科研基金(LJKMZ20220396); 大连市科技人才创新支持政策实施计划(2024RQ056)资助