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问题 2
针对 2,4 - 二氯苯酚（2,4-DCP）难降解问题，研究人员构建 SnO?/Pt-B-g-C?N?异质结催化剂。在可见光下联合过硫酸盐（PDS）系统，实现 98% 的 2,4-DCP 降解率。该研究为低成本催化体系处理有机污染物提供新路径。
问题 5
研究背景与意义
工业快速发展伴随大量废水排放，酚类污染物如 2,4 - 二氯苯酚（2,4-DCP）因高毒性、易富集且难降解，成为水环境治理难题。传统催化氧化和吸附过滤法对其处理效果有限，而基于过硫酸盐（PDS）的氧化法因自由基强氧化性、稳定性高和成本低等优势，成为研究热点。石墨相氮化碳（g-C?N?）作为可见光响应的环境友好型催化剂，虽具备独特二维共轭结构和氧化还原能力，但其光吸收范围窄、比表面积小、载流子复合率高，限制了催化活性提升。
为突破上述瓶颈，构建高效异质结催化剂成为关键。二氧化锡（SnO?）作为宽禁带 n 型半导体，具有良好导电性和抗腐蚀性，其较高的价带电位可增强光生空穴氧化能力。铂（Pt）作为助催化剂，能促进载流子分离并拓展光吸收范围。硼（B）掺杂可调节 g-C?N?的能带结构，增加活性位点。基于此，国内研究团队开展了 SnO?/Pt-B-g-C?N?异质结催化剂的设计与性能研究，相关成果发表于《Environmental Research》，为有机污染物降解提供了新思路。
主要研究方法
研究采用两步热聚合法制备硼掺杂 g-C?N?（B-g-C?N?）纳米片，通过溶剂热法在其表面负载 2-3 nm 的 Pt 纳米颗粒，进一步原位生长 4-7 nm 的 SnO?纳米颗粒，构建三元异质结。利用 X 射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）等表征材料结构与形貌，通过紫外 - 可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）分析光吸收性能，以 2,4-DCP 降解率评估催化活性，并结合自由基捕获实验探讨降解机制。
研究结果
异质结结构构建与表征
通过两步热聚合，成功制备出超薄 B-g-C?N?纳米片，硼掺杂使其表面产生大量活性位点，促进 Pt 纳米颗粒均匀分散（粒径 2-3 nm）。溶剂热法实现 SnO?在 Pt-B-g-C?N?表面的原位生长，形成界面紧密、组分均匀的 SnO?/Pt-B-g-C?N?异质结，SnO?粒径集中在 4-7 nm，且氧空位的存在加速了载流子转移。
光催化性能评估
在可见光照射下，该催化剂对 70 mg/L 的 2,4-DCP 去除率达 90.5%；引入 PDS 后，降解效率提升至 98%。对比实验表明，Z 型异质结结构和 Pt 的电子传输作用显著抑制了载流子复合，SnO?的高氧化电位与 PDS 产生的硫酸根自由基（SO???）协同作用，增强了对 2,4-DCP 的矿化能力。
降解机制分析
自由基捕获实验证实，光生空穴（h?）和 SO???是主要活性物种。在 Z 型体系中，B-g-C?N?的光生电子经 Pt 转移至 SnO?的导带，与 PDS 反应生成 SO???；而 SnO?的光生空穴保留高氧化电位，直接氧化 2,4-DCP。氧空位作为电子陷阱，进一步优化了电荷分离效率，提升催化活性。
研究结论与讨论
本研究通过构建 SnO?/Pt-B-g-C?N? Z 型异质结，成功解决了 g-C?N?基催化剂载流子复合率高、氧化能力不足的问题。硼掺杂和 Pt 纳米颗粒的引入协同优化了材料的电子结构与界面特性，SnO?的高氧化电位与 PDS 体系结合，实现了对 2,4-DCP 的高效降解。该研究不仅揭示了异质结结构与催化性能的构效关系，还为低成本、高效率的 PDS 活化体系在环境污染治理中的应用提供了实验依据和技术路径，对酚类污染物的深度处理具有重要的实际应用价值和科学指导意义。
