花状结构的Ag2O和AgI修饰的BiOI/CoFe2O4构建了一种新型异质结光催化剂，该催化剂在去除有毒物质HgO方面表现出优异的光催化活性

《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》：Flower-like Ag 2O and AgI decorated BiOI/CoFe 2O 4 as a novel heterojunction photocatalyst with superior photocatalytic activity of toxic Hg0 removal

Ag2O/AgI-BiOI/CoFe2O4异质结光催化剂通过溶胶-热解和沉淀法合成，显著提升Hg0去除效率（93%），归因于异质结增强电荷分离与可见光响应，磁CoFe2O4实现易回收。

　　本文探讨了一种新型的光催化剂材料——Ag?O/AgI-BiOI/CoFe?O?，其在去除汞（Hg?）方面的高效性能。汞污染因其高毒性、水不溶性和环境中的持久性累积而受到广泛关注。特别是在燃煤烟气中，汞的排放主要来源于三种形式：元素汞（Hg?）、氧化汞（Hg2?）和颗粒结合汞（Hg?）。其中，Hg?因其高挥发性和低水溶性，去除难度较大。因此，开发高效的Hg?去除技术具有重要意义。

近年来，光催化技术因其相对较高的活性和较低的二次污染，被认为是一种有效的Hg?去除方法。然而，传统光催化剂如二氧化钛（TiO?）在实际应用中存在诸多局限性。TiO?具有良好的化学稳定性和低廉的成本，但其带隙约为3.2 eV，只能响应紫外光（UV），而紫外光仅占太阳光谱中约4%的比例。为了提升光催化效率，研究者们尝试将TiO?与其他半导体材料结合，如TiO?/BiPO?、TiO?/WO?、TiO?/Ag?CrO?和TiO?/g-C?N?等，这些复合材料在一定程度上改善了光响应范围和电荷分离效率。但这些材料仍面临UV激发不完善、效率低、稳定性差等问题。

为了解决上述问题，研究者们开始关注具有优异可见光响应能力的半导体材料。例如，氧化铋卤化物（BiOX，X = Cl, Br, I）因其高化学稳定性、低毒性、低成本和卓越的可见光催化性能而受到青睐。BiOX通常由[Bi?O?]2?层板和X?离子（如Cl?、Br?、I?）组成，这种特殊的层状结构有助于形成内部电场，从而提高光生电子-空穴对的分离效率。其中，BiOI因其最小的带隙，展现出对可见光的显著响应能力。然而，BiOI在实际应用中也存在光生载流子快速复合的问题，这限制了其催化效率。因此，许多研究者尝试将BiOI与其他半导体材料结合，如PAN/Bi?WO?/BiOI、AgVO?/Ag?V?O?/BiOI和BiOI/Ag?VO?等，这些复合材料的光催化活性显著高于纯BiOI。

Ag?O作为一种银基半导体材料，具有自稳定性、优异的可见光催化活性以及较窄的带隙（约1.2 eV）。然而，纯Ag?O在光催化过程中往往表现出较差的活性，这主要是由于其光稳定性差、量子产率低以及载流子寿命短。因此，研究者们开始探索将Ag?O与其他材料结合，以克服这些缺陷。例如，Zhao等人报道的花状Ag/p-Ag?O/n-BiVO?光催化剂表现出比纯Ag?O更高的光催化性能，而Yu等人通过共催化剂修饰方法制备的Ag?O/Bi?WO?材料在污染物降解中展现出出色的性能和稳定性。这些研究结果表明，半导体异质结结构能够显著促进电荷载体的分离。

基于以上研究背景，本文提出了一种新的异质结光催化剂——Ag?O/AgI-BiOI/CoFe?O?。该材料通过多步合成方法制备，结合了Ag?O、AgI、BiOI以及磁性材料CoFe?O?的优势。Ag?O和AgI的装饰作用不仅增强了可见光响应范围，还通过形成II型异质结促进了电荷的定向转移。BiOI的层状结构有助于提高电荷分离效率，而CoFe?O?的磁性特性则便于催化剂的回收利用。这些协同效应使得该复合材料在Hg?去除方面表现出卓越的性能。

在实验部分，研究者们采用了溶剂热法和沉积-沉淀法来制备Ag?O/AgI-BiOI/CoFe?O?光催化剂。通过多种表征手段，如N?吸附-脱附实验、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS），对材料的结构、形貌和化学组成进行了详细分析。N?吸附-脱附实验结果表明，该复合材料具有较大的比表面积，有利于反应物的吸附和催化过程的进行。此外，光致发光（PL）猝灭实验、光电流响应测试以及电化学阻抗谱（EIS）分析进一步证实了该材料在光催化过程中表现出优异的电荷分离和转移效率。

研究还系统地探讨了Ag?O含量、光催化剂用量、pH值以及烟气成分（如SO?和NO）对Hg?去除效率的影响。结果表明，Ag?O的添加量对催化性能具有显著影响，其中Ag?O(6%)AgI-BiOI/CoFe?O?表现出最佳的Hg?去除效果。在荧光灯（FSL）照射下，该材料实现了超过93%的Hg?去除率，远高于未修饰的BiOI/CoFe?O?材料。同时，AgI的微量添加也被证明对Hg?捕获具有显著促进作用，这可能是由于AgI的存在有助于形成更有效的异质结界面，从而提高电荷转移效率。

在实际应用中，光催化剂的可重复使用性和易分离性是其推广的重要因素。因此，研究者们还尝试将光催化剂与磁性材料结合，以解决催化剂回收难题。例如，CoFe?O?、ZnFe?O?和NiFe?O?等磁性材料因其适中的磁性和良好的化学稳定性而受到关注。其中，CoFe?O?因其优异的磁性性能和良好的光催化活性，被广泛用于光催化剂的回收。通过将BiOI与CoFe?O?结合，研究人员发现，这种复合材料不仅在分离方面表现出色，而且在光催化活性方面也优于单一组分。这表明，磁性材料的引入不仅提高了催化剂的可回收性，还可能对光催化过程产生积极影响。

本文的研究结果表明，Ag?O/AgI-BiOI/CoFe?O?复合材料在可见光驱动下展现出高效的Hg?去除能力。这种材料通过Ag?O和AgI的协同作用，不仅拓宽了光响应范围，还通过II型异质结结构实现了高效的电荷转移。同时，磁性材料CoFe?O?的引入使得催化剂能够方便地从反应体系中分离，为实际应用提供了便利。此外，研究还表明，AgI的微量添加对Hg?捕获具有显著促进作用，这可能与AgI在异质结界面中的作用有关。

在实验过程中，研究人员发现，在合成过程中，由于BiOI提供的I?和Ag前驱体中的Ag?之间的反应，AgI的生成是不可避免的。为了确保实验的科学性和准确性，研究团队采用了统一的命名方式，即Ag?O/AgI-BiOI/CoFe?O?，以准确反映复合材料的实际组成。这一命名方式有助于避免混淆，并确保实验结果的可重复性。

综上所述，本文提出了一种新型的异质结光催化剂材料，其在可见光驱动下表现出优异的Hg?去除性能。该材料的结构设计和合成方法为解决汞污染问题提供了新的思路，同时也为开发高效、可持续和稳定的光催化剂材料提供了理论支持和实验依据。未来的研究可以进一步探索该材料在不同环境条件下的应用潜力，以及其在其他污染物去除方面的表现。此外，优化合成工艺、提高材料的稳定性以及探索其在实际工程中的应用也是值得深入研究的方向。