调节O,S共掺杂C₃N₄中的活性氧生成以促进光催化降解微塑料

摘要

用活性氧（ROS）光催化降解微塑料（MPs）被认为是一种环保且可持续处理水生环境中MPs污染的方法。然而，由于传统光催化剂中电荷载流子的低迁移率和快速复合率使得该手段的使用面临较大挑战。本文通过热聚合耦合热溶剂工艺成功制备了氧硫共掺杂氮化碳纳米片（OSCN）。其中，O、S共掺杂可以有效降低带隙宽度，并提高氮化碳（C₃N₄）的光响应效率。同时，O/S掺杂原子有效增强了电子分布的离域，提高了载流子的分离能力，进一步促进了ROS的形成并提高了材料的光催化性能。与C₃N₄相比，OSCN对不同类型MPs（传统的石油基MPs—聚乙烯PE和可生物降解的生物基MPs—聚乳酸PLA）的光催化降解效果和矿化率显著提高，其中PE和PLA的质量损失分别增加了32.8%和34.1%。值得注意的是，OSCN产生的·OH和¹O₂协同催化了PE的降解，而·OH则是引发PLA光解和水解的主要自由基。本研究对光催化技术在水环境MPs污染修复中的应用具有重要意义。

关键词

微塑料 / 光催化 / 共掺杂 / 氮化碳 / 降解机制