废弃医用口罩衍生的碳量子点增强BiOBr/g-C₃N₄ S型异质结光催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）

摘要

2019冠状病毒病（COVID-19）的大流行增加了医用口罩的需求，迄今为止，许多废弃口罩未经再处理就被丢弃，造成了环境的破坏。PET作为一种常用的塑料产品，其自然降解存在一定的障碍。在本研究中，通过简单的溶剂热法将废弃医用口罩转化为具有蓝色荧光发射的碳量子点（MCQDs），然后将其掺杂到BiOBr/g-C₃N₄复合材料中，构建S型异质结用于PET降解。密度泛函理论（DFT）计算表明，g-C₃N₄和BiOBr之间形成了界面电场（IEF）。研究结果表明，MCQDs作为电子传输和存储的助催化剂，促进了S型异质结进一步分离光生电子和空穴。左氧氟沙星（LEV）被用作分子探针，直观地比较了各种催化剂的催化活性。这些具有不同光催化活性的催化剂随后被用于降解PET。研究结果表明，BiOBr/g-C₃N₄/3MCQDs在海水中对于PET的降解效率为39.88%±1.04%（重量损失），比BiOBr/g-C₃N₄高1.37倍，并且优于大多数文献报道的结果。自由基捕获实验、静电场轨道阱高分辨率气相色谱质谱联用（HRGC-MS）和超高效液相色谱质谱联用（UPLC-MS）实验数据揭示并简要分析了PET光催化降解过程中的关键产物，以及PET光催化降解的相关机理。降解产物有望成为进一步生产聚合物和药物等的前体。本研究为开发用于PET生态友好降解的创新光催化剂提供了新的视角，有助于进一步减少微塑料（MPs）造成的环境损害，并提高资源的可持续性。

关键词

废弃医用口罩 / 光催化 / 微塑料 / PET降解 / 碳量子点 / S型异质结