碳纳米管与金属铋等离子体效应协同增强BiOBr光催化降解水中抗生素的研究

　　（编辑推荐）本研究通过水热法制备了BiOBr-CNT及等离子体Bi-BiOBr-CNT复合材料，利用CNT的导电通道作用和金属铋的局域表面等离子体共振（LSPR）效应，显著提升了四环素（TC）的可见光催化降解效率（94.8%）。该工作为持久性药物污染物的高效去除提供了新型等离子体-半导体协同催化体系，兼具氧空位构建、电荷分离优化和稳定性优势。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过等离子体铋（Bi）与碳纳米管（CNT）的协同作用，显著提升BiOBr的光催化性能。金属Bi的局域表面等离子体共振（LSPR）效应增强了可见光捕获能力，而CNT作为电子高速公路促进了电荷分离，二者共同驱动四环素（TC）的高效降解（94.8%）。

材料与方法

Materials

实验采用五水硝酸铋（Bi(NO₃)₃·5H₂O）、多壁碳纳米管（MWCNT）等原料，通过水热法合成BiOBr-CNT复合材料，并利用硼氢化钾（KBH₄）还原部分Bi³⁺生成金属Bi纳米颗粒。

XRD分析

X射线衍射（XRD）显示Bi-BiOBr-CNT复合材料成功保留了BiOBr的四方晶系结构（PDF#09-0393），CNT特征峰（26.2°）与BiOBr峰重叠，而金属Bi的衍射峰证实了等离子体结构的形成。

结论

等离子体Bi-BiOBr-CNT复合材料展现出三重优势：

1. 1.

   LSPR效应拓宽可见光响应范围

2. 2.

   CNT网络加速电子传输抑制复合

3. 3.

   氧空位缺陷增强污染物吸附

   该体系在8次循环后仍保持85%活性，·OH和光生电子被证实为关键活性物种，为药物污染物治理提供了可持续解决方案。