具有光热效应的多级Ti₃C₂/Bi₁₂O₁₇Br₂肖特基异质结简单合成及其太阳能驱动抗生素光降解的研究

摘要

在去除盐酸四环素（TC）方面，光催化技术被认为是一种高效和绿色的方法，可满足可持续发展的需求。本研究采用简单的搅拌过程来构建具有多级结构的Ti₃C₂/Bi₁₂O₁₇Br₂ （命名为TBOB）肖特基异质结，其中Bi₁₂O₁₇Br₂组分紧密地沉积在Ti₃C₂表面。通过模拟太阳光下降解TC来评价所有样品的光催化性能。与Bi₁₂O₁₇Br₂相比，所制备的TBOB复合材料表现出更好的光降解活性，活性的增强归功于Ti₃C₂和Bi₁₂O₁₇Br₂之间的协同效应，增加Ti₃C₂的负载量可提高光捕获能力，肖特基异质结的形成可促进有效的电荷载流子分离，以及光热效应可促进表面反应动力学。此外，对影响TBOB复合材料光催化性能的关键因素进行了详细的研究。自由基捕获实验和电子顺磁共振（EPR）技术证实了·O₂^-和e^-是TC光催化降解的主要活性物种。结合实验分析和理论计算，提出并讨论了可能的电荷载流子转移途径和光催化降解机理。本研究为合理设计高效光热辅助Ti₃C₂基光催化剂提供了理论和实验依据。

关键词

Bi₁₂O₁₇Br₂ / Ti₃C₂ / 肖特基异质结 / 光热效应 / 光降解

基金资助

国家自然科学基金(12474276,12274361); 江苏高校青蓝工程资助项目