SrFe12O19/g-C3N4纳米复合材料的磁光协同增强效应及其环境修复应用

针对有机污染物降解效率低和催化剂回收困难的问题，研究人员通过构建SrFe12O19/g-C3N4 Z型异质结，开发出兼具92%可见光催化效率和磁性回收功能的新型纳米复合材料。该研究为可持续水处理技术提供了创新解决方案。

　　

随着工业废水、农业径流和生活污水排放量激增，水体有机污染已成为威胁生态系统和人类健康的重大挑战。传统处理方法如化学氧化和生物降解存在效率低、成本高或二次污染等问题，而半导体光催化技术因其绿色可持续特性备受关注。其中，石墨相氮化碳(g-C₃N₄)虽具有可见光响应和化学稳定性优势，但面临电荷复合快、比表面积不足等瓶颈。与此同时，磁性材料SrFe₁₂O₁₉的强磁性和结构稳定性为构建可回收光催化剂提供了新思路。

Esfarayen University of Technology的研究团队Morteza Hajizadeh-Oghaz等人创新性地将这两种材料复合，通过简易共沉淀法制备出SrFe₁₂O₁₉/g-C₃N₄纳米复合材料。研究发现，15wt% SrFe₁₂O₁₉负载量的样品在60分钟内实现92%的罗丹明B降解率，且可通过磁铁快速回收。该成果发表于《International Journal of Hydrogen Energy》，为环境修复领域提供了兼具高效性和可回收性的新型解决方案。

关键技术方法包括：X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征晶体结构和化学组成；扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析形貌；紫外-可见漫反射光谱(DRS)测定光学性质；振动样品磁强计(VSM)评估磁性；电化学阻抗谱(EIS)和光致发光谱(PL)揭示电荷转移机制。

【材料制备与表征】
通过共沉淀法合成的复合材料呈现典型六方晶系特征，XRD显示g-C₃N₄的(002)晶面峰和SrFe₁₂O₁₉的特征峰共存。SEM显示SrFe₁₂O₁₉纳米颗粒均匀分散在g-C₃N₄片层上，比表面积达89.6 m²/g。

【光学与磁学性能】
DRS证实复合材料可见光吸收边红移，带隙降至2.65 eV。VSM测试显示饱和磁化强度为28.6 emu/g，可实现快速磁分离。PL强度降低80%，表明异质结有效抑制了电荷复合。

【光催化机制】
EIS显示复合材料电荷转移电阻降低67%，证实Z型机制促进电子-空穴对分离。活性物质捕获实验证明·O₂^-和h⁺是降解主要活性物种。

该研究通过多尺度表征揭示了SrFe₁₂O₁₉/g-C₃N₄的构效关系，其创新性体现在：1) 首次系统研究该复合体系的磁光协同效应；2) 提出可推广的Z型异质结设计策略；3) 实现催化效率与回收性能的平衡。研究为开发"处理-回收"一体化的环境修复材料提供了新范式，对推动可持续水处理技术发展具有重要指导意义。