氮硅自掺杂竹基碳量子点及其光催化复合材料的制备与应用OA
Preparation and Application of N,Si Auto-doped Carbon Quantum Dots and Photocatalytic Composites
基于竹材富含氮(N)和硅(Si)特性,本研究以竹材制浆备料剩余物为原料,通过水热法制备氮硅自掺杂竹基碳量子点(N,Si-CQDs),并将其与氯氧化铋(BiOCl)复合,构建了N,Si-CQDs/BiOCl复合材料.与桉木和马尾松的制浆备料剩余物相比,竹材制浆备料剩余物中Si含量更高(2.31％),且N和O的相对含量也较高,显示出在高性能碳材料制备方面的独特优势.结果表明,N,Si-CQDs/BiOCl复合材料对盐酸四环素的光催化降解率在160min内达92.5％,其中羟基自由基(·OH)、超氧自由基(·O2-)和空穴(h+)是主要活性物质.N和Si的自掺杂显著提高了碳量子点的电子传输能力,促进了光生载流子的分离和迁移.N,Si-CQDs与BiOCl之间通过C—O—Bi形成的强相互作用,有效提升了催化剂的氧空位浓度和电子的传输效率,从而增强了光催化性能.
Based on the fact that bamboo is rich in nitrogen(N)and silicon(Si),this study utilized bamboo residue as a raw material to prepare nitrogen and silicon auto-doped bamboo-based carbon quantum dots(N,Si-CQDs)via hydrothermal method,further combined with BiOCl to form N,Si-CQDs/BiOCl composites.Compared with the residues from eucalyptus and Masson pine pulping,bamboo pulping resi-dues exhibited a higher Si content(2.31％)and relatively higher N and O contents,highlighting their unique advantages for high-perfor-mance carbon materials preparation.The study revealed that N,Si-CQDs/BiOCl achieved a photocatalytic degradation rate of 92.5％for tetra-cycline hydrochloride(TCH)within 160 min,with hydroxyl radicals(·OH),superoxide radicals(·O2-),and holes(h+)identified as the primary active species.The auto-doping of N and Si significantly enhanced the electron transport capacity of carbon quantum dots,promoting the separation and migration of photogenerated charge carriers.The strong interaction between N,Si-CQDs and BiOCl through C—O—Bi chemical bonds enhanced the catalyst's oxygen vacancy concentration and facilitates efficient electron transfer,thereby boosting the photocat-alytic effect.
朱亚玮;房桂干;沈葵忠;田庆文
中国林业科学研究院林产化学工业研究所,森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室,江苏省生物质能源与材料重点实验室,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏南京,210042中国林业科学研究院林产化学工业研究所,森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室,江苏省生物质能源与材料重点实验室,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏南京,210042||山东华泰纸业股份有限公司&山东黄三角产业技术研究院有限公司,山东省生物基材料与绿色制浆造纸重点实验室,山东东营,257335中国林业科学研究院林产化学工业研究所,森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室,江苏省生物质能源与材料重点实验室,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏南京,210042中国林业科学研究院林产化学工业研究所,森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室,江苏省生物质能源与材料重点实验室,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏南京,210042||山东华泰纸业股份有限公司&山东黄三角产业技术研究院有限公司,山东省生物基材料与绿色制浆造纸重点实验室,山东东营,257335||广西大学轻工与食品工程学院,广西清洁化制浆造纸与污染控制重点实验室,广西南宁,530004
轻工纺织
氮硅自掺杂竹基碳量子点竹材制浆备料剩余物BiOCl盐酸四环素光催化
N,Si auto-doped carbon quantumbamboo pulping residuesBiOCltetracycline hydrochloridephotocatalysis
《中国造纸学报》 2026 (1)
37-47,11
国家自然科学基金(32301682)山东博士后科学基金(SDCX-ZG-202400110).
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