异丙醇协同水合电子驱动h-BN/g-C3N4光催化还原全氟辛酸的研究

《Separation and Purification Technology》：Isopropanol-assisted hydrated electron-driven photocatalytic reduction of Perfluorooctanoic acid via h-BN/g-C 3N 4

本文开发了一种h-BN/g-C3N4异质结与异丙醇(IPA)协同的光催化还原体系，通过能带调控直接生成水合电子(eaq?)作为主导活性物种，实现了全氟辛酸(PFOA)的高效降解（79.83%）。该研究为结合能带工程材料与醇增强还原技术消除难降解全氟化合物提供了创新策略。

　　

试剂与表征

全氟辛酸钠(PFOA, 98%)购自北京J&K Scientific公司。异丙醇(IPA, 分析纯)购自天津利安隆公司。六方氮化硼(h-BN, 保证试剂)、硝酸银和重铬酸钾(均为分析纯)均购自上海麦克林公司。实验所用主要试剂的完整清单见表S1，典型表征方法见补充材料中的文本S1。

表征结果

如图1a-1c所示，SEM图像显示g-C₃N₄的片状结构与h-BN的颗粒或层状结构完美整合，表明存在相对紧密的界面相互作用。h-BN/g-C₃N₄复合材料表面粗糙且不规则，C和N元素在其上均匀分布(图1i-1l)。降解反应后，h-BN/g-C₃N₄复合材料基本保持了其整体结构完整性，仅出现一些微裂纹。

结论

本研究开发了一种高效的PFOA光催化还原降解系统，采用了合理设计的h-BN/g-C₃N₄异质结并辅以异丙醇(IPA)增强。在优化条件下，h-BN/g-C₃N₄/IPA系统在4小时内实现了79.83%的PFOA降解率，机理研究确认e_aq^?是主导活性物种，并阐明了降解途径。本研究中的战略性异质结设计实现了直接生成e_aq^?，而IPA的引入则增强了e_aq^?的生成效率。