可见光驱动的高锰酸盐光催化活化体系构建及其在水体有机污染物高效降解中的应用

本文报道了一种创新的可见光(VL)驱动高锰酸盐(PM)光催化活化策略，通过耦合BiVO4光催化剂与PM氧化体系，实现了对环丙沙星(CIP)的高效降解（k=0.52 min-1）。该技术突破传统PM氧化的选择性限制，通过形成活性锰物种(RMnS)和活性氧(ROS)的协同作用，在宽pH范围和实际水体中展现出卓越的污染物降解能力，并设计出处理量达20 L h-1的水平流光反应器，为高级氧化工艺(AOPs)的工程化应用提供新思路。

　　

Highlight

化学试剂

所有试剂均为分析纯或更高纯度，具体信息见支持材料。实验全程使用Milli-Q去离子水（18.25 MΩ·cm）配制溶液。

实验方法

批次实验在200 mL烧杯中进行，采用300 W氙灯（λ>420 nm截止滤光片，光强~300 mW cm^-2）提供可见光。典型实验条件：50 μM PM与0.5 g L^-1 BiVO₄加入含目标污染物的溶液。

VL驱动PM光催化活化体系的性能

以BiVO₄为模型光催化剂评估该策略对CIP的降解效能。如图1a所示，VL/BiVO₄/PM体系在7分钟内完全去除CIP，准一级动力学常数(k)达0.52 min^-1（图1b）。CIP在BiVO₄上几乎无吸附，表明降解完全由光催化氧化主导。

Conclusion

本研究提出的可见光驱动PM光催化活化新策略，实现了PM氧化与光催化的协同增效。该体系对CIP的降解速率分别是传统PM氧化和VL辅助PM氧化的40倍和9倍，并具备强氧化能力、宽pH适应性、抗干扰性强等优势，通过设计的水平流反应器展现出20 L h^-1的实际处理能力，为水净化提供了创新解决方案。