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为解决传统光催化技术对复杂污染物选择性低、易受水质干扰问题，研究人员合成 S 型 ZnO/CBO 异质结光催化剂激活过硫酸盐（PMS）降解有机污染物。该催化剂降解效率高、稳定性好、适应性强，为相关领域提供新方法。
在现代社会，随着人们生活水平的不断提高，各类污染问题却日益严峻。其中，抗生素和染料等有机污染物，就像隐藏在环境中的 “定时炸弹”，它们通过人为排放不断进入环境，对人类健康和生态平衡构成了巨大威胁。传统的光催化技术在处理这些复杂污染物时，就像是拿着一把钝刀，不仅选择性低，难以精准地对付各种污染物，而且还特别容易受到水质变化的干扰，就好比一个脆弱的战士，在复杂的战场环境中难以发挥出真正的实力。所以，寻找一种更高效、更稳定的环境修复方法迫在眉睫。
为了解决这些难题，来自国内研究机构的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在合成 S 型 ZnO/CBO 异质结光催化剂上，并探索其激活过硫酸盐（PMS）降解有机污染物的能力。经过一系列深入的研究，他们取得了令人瞩目的成果。这种 S 型 ZnO/CBO 异质结光催化剂，就像一个强大的 “环境卫士”，展现出了卓越的降解效率、良好的循环稳定性以及出色的环境适应性。在最佳的反应条件下，它能够在短短 20 分钟内实现四环素（TC，50 mg?L-1）的完全矿化，降解速率相比原始的 ZnO 提高了 9.54 倍。此外，该体系还对多种常见阴离子（如 Cl-、SO42-、H2PO4-、NO3-、HCO3-）和腐殖酸（HA）具有显著的抗性，并且能够在短时间内高效降解甲硝唑（99.5%）、罗丹明 B（99.3%）、双氯芬酸（97.6%）和诺氟沙星（97.6%）等多种有机污染物，这充分证实了该体系的通用性。这项研究成果发表在《Applied Surface Science》上，为环境修复领域提供了新的思路和方法，就像在黑暗中点亮了一盏明灯，指引着科研人员朝着更高效的环境治理方向前进。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们通过 X 射线衍射（XRD）技术来评估 ZnO、CBO 和不同比例 ZnO/CBO 复合材料的晶体结构；利用自由基猝灭实验、电子顺磁共振光谱（EPR）以及密度泛函理论（DFT）计算来探究反应机制；借助液相色谱 - 质谱联用技术（LC - MS）结合福井函数（Fukui function）分析四环素的降解途径。
下面来看具体的研究结果：
- 晶体结构、化学成分和形貌：研究人员利用 XRD 对 ZnO、CBO 和不同比例的 ZnO/CBO 复合材料的晶体结构进行了评估。结果显示，ZnO 和 CBO 的衍射峰分别与 JCPDS No. 36 - 1451 和 JCPDS No. 79 - 1810 高度吻合。ZnO 在 2θ = 31.7°、34.4°、36.3°、47.3°、56.5° 和 62.8° 处的特征峰，分别对应其 (100)、(002)、(101)、(102)、(110) 和 (103) 晶面；CBO 在 2θ = 20.8°、28.0° 等位置也有其特征衍射峰。这表明成功合成了目标材料，并且其晶体结构符合预期。
- 光催化性能研究：以四环素（TC）为目标污染物，研究不同实验变量对光催化体系活性的影响。结果发现，在最佳反应条件下（光催化剂用量 = 25 mg，[PMS] = 3 mM），该体系对多种有机污染物都有很高的降解效率。如对罗丹明 B（RhB）、诺氟沙星（NF）、双氯芬酸（DCF）、四环素（TC）和甲硝唑（MDZ）都能实现高效降解，充分展示了该体系的优秀性能。
- 反应机制探究：通过带隙分析、自由基猝灭实验、电子顺磁共振光谱（EPR）以及密度泛函理论（DFT）计算，证实了该体系遵循 S 型电荷转移路径。这一发现揭示了光催化反应中电荷转移的内在机制，为进一步理解和优化光催化过程提供了理论依据。
- 降解途径分析：利用 LC - MS 分析结合福井函数（Fukui function），研究人员阐明了四环素通过自由基介导的 C - N 键断裂和芳香环开环的三种降解途径。这为深入了解有机污染物的降解过程提供了详细信息，有助于更好地设计和优化光催化降解工艺。
综合来看，研究人员成功合成了多种不同比例的花状 ZnO/CBO 复合光催化剂，并将其应用于激活 PMS 以实现对多种有机污染物的高效降解。PMS 和 ZnO/CBO - 2 之间存在协同作用，相互配合提升了有机污染物的降解效率。该研究不仅解决了传统光催化技术的诸多问题，还为设计 S 型异质结以激活 PMS 提供了一种有前景的方法，进一步拓展了 ZnO 和 CBO 在高效光催化降解有机污染物领域的潜在应用。这一研究成果对于推动环境修复领域的发展具有重要意义，为后续相关研究奠定了坚实的基础，有望为解决实际环境问题提供新的技术手段和理论支持。
