BiOCl/g-C_(3)N_(4)异质结压电催化降解四环素的性能和机理研究OA

随着抗生素等难降解有机污染物在水环境中的持续累积,开发兼具高效性与可持续性的污染物去除技术已成为当前环境催化领域的重要研究方向。然而,传统压电催化体系普遍存在本征压电响应弱、界面载流子复合严重以及活性氧物种(ROS)生成效率有限等问题,严重制约了其实际应用性能。为了构建具有高效压电催化性能的异质结体系以实现水中抗生素的快速降解和过氧化氢的绿色合成,采用水热法制备了BiOCl/g-C_(3)N_(4)(BOC/CN)复合材料,通过界面调控成功构筑了紧密耦合的Z-scheme异质结,对材料的物相结构、微观形貌、界面特性及压电催化性能进行了系统研究。结果表明,BOC纳米片与CN之间形成了紧密且连续的异质结界面,有效促进了界面电荷的定向迁移与分离,显著增强了复合材料的压电响应性能。在超声波振动下,BOC/CN对四环素的压电催化降解速率显著提升,30 min内降解速率达0.189 min-1,分别是CN和BOC的11.8倍和5.7倍,活性物种空穴(h^(+))、羟基自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(·O_(2)^(-))协同主导了降解过程。BOC/CN在压电催化合成H_(2)O_(2)反应中表现出优异的性能,生成速率达280μmol/(L·h),远高于单独的BOC和CN(均接近20μmol/(L·h)),充分体现了Z-scheme异质结在压电催化中的协同优势。该研究为开发高效压电催化剂应用于环境修复和能源转化提供了新思路。