《Total Environment Engineering》：PLASTIC-WASTE-DERIVED CARBON-CARBON NITRIDE COMPOSITE FOR EFFICIENT LED LIGHTS-DRIVEN PHOTOCATALYTIC PERSULFATE ACTIVATION
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本研究利用聚丙烯、低密度聚乙烯和多层塑料制备的塑料焦炭修饰碳氮复合材料，发现聚丙烯基焦炭改性的CN-P催化剂在光照下与过硫酸盐协同作用90分钟内完全降解磺胺甲噁唑，且其电子分离效率最高，归因于焦炭中碳含量差异和增强的导电性。
Kiruthika Eswari Velmaiel | Indumathi M Nambi
环境工程，印度马德拉斯理工学院土木工程系，金奈，印度
摘要
光催化结合过硫酸盐体系已成为降解新兴污染物（包括抗生素）的一种有前景的策略。碳氮化物（CN）是一种在可见光驱动下的光催化剂，其带隙为2.72电子伏特，但由于光生电子-空穴对的快速复合而存在局限性。本研究探讨了塑料衍生炭对CN结构和光催化性能的影响及其在降解磺胺甲噁唑方面的有效性。从试点规模的塑料热解厂获得的炭被用于改性CN，这些炭由不同的塑料废弃物前体制成，包括聚丙烯（PP）、低密度聚乙烯（LDPE）和多层塑料（MLP），分别得到CN-P、CN-L和CN-M。改性后的光催化剂带隙分别为2.5电子伏特（CN-P）、2.58电子伏特（CN-L）和2.65电子伏特（CN-M）。光致发光分析表明，电荷分离能力依次为CN-P < CN-L < CN-M。在LED光（425纳米）和过硫酸盐体系的驱动下，90分钟内磺胺甲噁唑的降解率分别为CN-P 100%、CN-L 88.67%和CN-M 82.33%，显示出CN-P更强的光催化性能。复合材料之间的差异源于炭中碳含量的不同，而碳含量又取决于用于制备炭的前体材料。基于PP的炭比LDPE和MLP含有更高的碳含量。添加富含碳的材料可以通过作为电子受体来减少复合体的复合，从而提高其导电性、稳定性以及电子和光学性能。
部分内容摘录
引言
基于过硫酸盐的处理过程是一种高级氧化工艺（AOPs），它利用过硫酸根阴离子生成活性氧物种（ROS）来降解水和土壤中的污染物。过硫酸盐的活化可以通过热活化、超声活化、电化学活化以及光催化活化等多种方法实现（Dong等人，2024年；Zhu等人，2022年）。光催化过硫酸盐活化相比其他高级氧化工艺具有优势，因为它可以利用可见光。
化学品
三聚氰胺和磺胺甲噁唑购自Sigma Aldrich公司。过硫酸氢钠购自Merck Life Science公司。用于分析的HPLC级乙腈购自Fischer Chemicals公司。EDTA盐、异丙醇（IPA）、对苯醌（BQ）和叠氮化钠（NaN3）购自Loba Chemical公司。合成
本研究中使用的塑料炭（PC）是从试点规模的塑料废弃物热解装置中获得的，该装置同时产生油和炭。
样品表征
采用扫描电子显微镜（SEM）观察样品的形态。CN-P的表面比CN更疏松多孔；CN-M呈现层状结构；CN-L则具有片状形态。图2显示了原始CN、CN-M、CN-L和CN-P的表面形态差异。所有改性复合材料与原始CN相比都发生了明显的结构变化。
XRD是一种用于鉴定制备复合材料晶体结构的分析技术。
结论
利用来自不同塑料废弃物的炭对碳氮化物进行了改性。结果表明，这些改性复合材料（CN-M、CN-P和CN-L）的光催化性能得到了提升，尤其是对磺胺甲噁唑的降解效果更为显著。在90分钟内，CN-P在过硫酸根阴离子（SO42-）和氧气（O2）的作用下实现了更高的降解率。
未引用的参考文献
（Lu等人，2022年；Chen等人，2021年；Borrelle等人，2024年；Rathinavelu、Gummadi和Nambi，2023年）
作者贡献声明
Kiruthika Eswari Velmaiel：负责撰写、审稿与编辑、方法论设计、数据分析以及概念构思。
Indumathi M Nambi：负责撰写、审稿与编辑、项目监督、资源协调、资金获取以及概念构思。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢印度马德拉斯理工学院的SAIF提供了SEM和UV-DRS设备的使用机会。同时感谢Anna大学的晶体生长中心为光电化学研究提供的支持，以及Sathyabama大学的纳米科学与纳米技术中心在VB-XPS分析方面给予的帮助。
