通过形貌调控构建Bi2O2CO3/TiO2 Z型异质结增强光催化降解盐酸四环素的研究

《Environmental Research》：Enhanced photocatalytic degradation of tetracycline hydrochloride over Bi 2O 2CO 3/TiO 2 Z-scheme heterostructure with morphology engineering

　　本文报道了通过简易原位水热法构建跨尺度Z型异质结光催化剂（Bi2O2CO3/TiO2），其界面内建电场显著提升了盐酸四环素（TCH）的降解效率（k=49.4×10-3 min-1），并通过自由基捕获实验和DFT计算揭示了以?O2-和1O2为主导的Z型电荷转移机制，为抗生素污染控制提供了新策略。

　　

材料

钛酸四异丙酯（TTIP, AR, ≥99.7%）、五水合硝酸铋（Bi(NO₃)₃·5H₂O, AR, ≥99.7%）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF, AR, ≥99.5%）、尿素（AR, ≥99.7%）、对苯醌（p-BQ, AR, ≥99.7%）、EDTA-二钠（AR, ≥99.7%）、β-胡萝卜素（AR, ≥99.7%）和硝酸银（AgNO₃, AR, ≥99.7%）、异丙醇（IPA, AR, ≥99.5%）、盐酸四环素（TCH, AR ≥99.5%）购自上海阿达玛斯试剂有限公司（中国上海）。乙醇（AR, ≥99.7%）和氨水（wt% 25～28%）购自国药集团化学试剂有限公司（中国上海）。所有化学品均直接使用，无需进一步纯化。实验用水为超纯水（18.25 MΩ·cm）。

形貌分析与晶体结构

光催化剂的形貌分析证实了TiO₂纳米棒组装球成功负载到BOC微米片或3D微米柱上，形成了Bi₂O₂CO₃/RTiO₂复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）对BOC、RTiO₂及其复合材料（BRTX）的形貌进行了表征（图1和图S2）。如图S2a和S2b所示，在碱性水热条件下，原始的RTiO₂纳米球主要由大量均匀的纳米棒自组装而成。

结论

通过水热法原位合成了跨尺度Z型Bi₂O₂CO₃/RTiO₂异质结，用于光催化降解盐酸四环素（TCH）。通过将自组装的RTiO₂纳米棒球原位生长在具有不同形貌的Bi₂O₂CO₃微结构上，构建了界面内建电场。