磁性可回收Fe3O4-CeO2/g-C3N4纳米复合光催化剂：高效降解环境激素BPA的可见光驱动解决方案

为解决工业废水中难降解有机污染物（如双酚A/BPA）的环境风险问题，研究人员通过水热法成功制备了磁性可回收的Fe3O4-CeO2/g-C3N4纳米复合材料。该催化剂具有1.9 eV窄带隙和148.53 m2/g高比表面积，在阳光下75分钟内实现92.5%的BPA降解率，且可磁分离重复使用7次，为可持续污水处理提供了高效解决方案。

　　

随着工业化和城市化进程加速，含有双酚A（BPA）等环境激素的工业废水对生态系统和人类健康构成严重威胁。这种内分泌干扰物会通过塑料制品渗入水体，引发癌症和生殖系统疾病。传统水处理方法难以彻底降解这类顽固污染物，而高级氧化工艺（AOPs）虽能产生强氧化性自由基，但存在催化剂回收困难、能耗高等瓶颈。针对这一挑战，沙迦大学（University of Sharjah）的研究团队在《Journal of Water Process Engineering》发表成果，开发出兼具高效降解和便捷回收特性的三元纳米光催化剂。

研究采用水热法构建Fe₃O₄-CeO₂/g-C₃N₄异质结，通过XRD、BET比表面积测试和UV-Vis漫反射光谱表征材料特性，利用自由基捕获实验揭示降解机制，并考察催化剂在模拟阳光下的循环稳定性。

材料与表征
XRD证实成功合成立方相Fe₃O₄（JCPDS 00-019-0629）和萤石结构CeO₂（JCPDS 34-0394），g-C₃N₄的（002）晶面峰表明层状结构保留。三元复合物比表面积达148.53 m²/g，远超单一组分（CeO₂:43.63 m²/g，Fe₃O₄:79.88 m²/g）。

光学性能
UV-Vis显示复合材料带隙降至1.9 eV，显著拓宽可见光响应范围。PL光谱证实异质结有效抑制电子-空穴复合，电荷分离寿命延长。

降解性能
在3 mg/L BPA溶液中，5 mg催化剂75分钟内降解率达92.5±1.2%，动力学常数3.9×10^?2 min^?1。自由基实验表明·OH和O₂^·-是主要活性物种。磁性回收后7次循环效率仅降低8.3%。

该研究通过精准设计Fe₃O₄-CeO₂/g-C₃N₄三元异质结，同步解决了窄带隙可见光响应（g-C₃N₄）、高效电荷分离（CeO₂）和磁回收（Fe₃O₄）三大难题。其1.9 eV带隙可覆盖太阳光谱43%的可见光能量，148.53 m²/g的高比表面为污染物吸附提供丰富活性位点。相比传统TiO₂等宽带隙催化剂，该材料将太阳能利用率提升3倍以上，且避免离心、过滤等复杂分离步骤，操作成本降低60%。这项成果为工业废水处理提供了兼具高效性、经济性和可持续性的解决方案，对实现联合国可持续发展目标（SDG 6）具有重要实践意义。