Ni@C₃N₄单原子催化剂的制备及其水体抗生素污染降解性能

摘要

针对水体中抗生素如磺胺甲恶唑（SMX）存在广泛、对生态系统和人类健康构成威胁且传统污水处理工艺难以有效去除的问题，制备一种负载单原子Ni的少层C₃N₄催化剂（Ni@C₃N₄）,通过氧还原反应生成H₂O₂,可高效电催化降解磺胺甲恶唑.结构表征表明，Ni以单原子形式高度分散在少层C₃N₄基体中，并显著调控少层C₃N₄的电子结构，优化活性位点分布.电化学测试结果表明，Ni@C₃N₄具有良好的二电子选择性和快速反应动力学性能，在酸性条件（pH=3）下，Ni@C₃N₄可通过两电子路径生成H₂O₂,在120 min内对磺胺甲恶唑的降解率可达81.3%,显著优于未掺杂的C₃N₄催化剂.动力学分析结果表明，降解过程符合准一级反应模型.该研究结果为水体中抗生素的治理提供了新思路.

关键词

磺胺甲恶唑 / 少层相氮化碳 / 单原子催化剂 / 氧还原反应 / 过氧化氢