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化工学院陶旭梅教授团队在废塑料资源化用于光芬顿领域取得新进展

作者:陶旭梅 来源:化工学院 责任编辑:秦洪庆   终审: 点击: 日期:2024-01-18

化工学院陶旭梅教授团队在废塑料资源化用于光芬顿领域取得新进展,相关成果以“Construction of g-C3N4/Fe-MOFs Type-II heterojunction promotes photo-Fenton degradation of doxycycline”为题发表在国际知名期刊《Separation and Purification Technology》(影响因子8.6,中科院1区),共同第一作者为2020级硕士王成龙和2021级硕士孔晓文,通讯作者为陶旭梅与黄亮老师。新京葡萄威尼斯为第一作者及唯一通讯作者单位。论文DOI链接为https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.124790。

盐酸多西环素(DOX)作为一种抗生素广泛用于人类和动物的细菌感染。由于抗生素具有优异的抗菌性能和稳定的化学结构,传统的处理方法无法有效地将其从水中去除。Fe-MOFs暴露了丰富的配体-不饱和Fe位点,可以与H2O2强烈相互作用,且具有广泛的可见光响应和高的化学稳定性,使其成为合适的芬顿催化剂。g-C3N4与MOFs之间形成的复合界面可以增加表面静电相互作用,获得独特的孔隙率和形态,抑制光激发下电子-空穴对的快速成键。结合Fe-MOFs和构建异质结的优点,可以开发Fe-MOFs/g-C3N4异质结催化剂来提高光芬顿降解性能。

本研究以废PET为原料,通过介质阻挡放电(DBD)等离子体合成了II型异质结光芬顿催化剂g-C3N4/Fe-MOFs。Fe-MOFs的耦合增强了g-C3N4的可见光吸收区,并诱导II型异质结的形成,从而抑制了光生电子和空穴的复合。g-C3N4/Fe-MOFs表现出更高的光Fenton催化性能,分别是g-C3N4的4.42和3.30倍。增强的光Fenton催化性能可归因于g-C3N4和Fe-MOFs之间的协同电子转移界面,从而抑制光生电子和空穴的复合。基于自由基捕获实验以及EPR和Mott-Schottky表征,提出了g-C3N4/Fe-MOFs光芬顿降解DOX的可能机制。该研究可为废PET资源化利用提供高效、绿色的方法,为光芬顿处理抗生素废水提供了理论基础。

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