无机/有机S型异质结构建及高级氧化技术协同光热降解抗生素研究

摘要

通过合理设计能够同时利用太阳能和高级氧化工艺（AOPs）的无机/有机催化剂，对抗生素污染物的降解具有重要前景。本研究采用超声辅助技术开发了具有氧空位的MoO_2-x/g-C₃N₄（MOCN） S型异质结，并将其作为太阳能驱动的过一硫酸盐（PMS）催化剂用于抗生素降解。利用密度泛函理论、飞秒瞬态吸收光谱和原位XPS分析，证实了MoO_2-x与g-C₃N₄之间内建电场的形成以及S型异质结中的电荷转移路径。同时，MOCN异质结的氧空位和光热效应进一步加速了电子迁移速率。与原始MoO_2-x和g-C₃N₄相比，优化后的MOCN-2催化剂在20 min内对四环素（TC）去除率达到了90.9%。连续流实验和抗菌活性实验共同验证了该催化剂在水处理应用中的实际可行性。基于上述分析，提出了TC降解的可能机制。本研究为合成S型异质结以改善废水处理提供了新策略。

关键词

高级氧化技术 / 无机/有机异质结 / S型机制 / 抗生素降解 / 光热效应

基金资助

国家自然科学基金(22378104); 湖北省自然科学基金(2025AFA093); 湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队(T2023021)资助