锶掺杂氮化碳/钛酸锶异质结的构建及其压电-光催化协同降解抗生素性能研究

本文推荐一种新型SrTiO3/Sr-doped g-C3N4（SrTO/SrCN）异质结催化剂，通过锶掺杂降低带隙（band gap），构建Z型异质结（Z-scheme heterojunction）并利用SrTO的压电极化效应（piezoelectric polarization），在可见光和超声条件下实现98.3%的四环素盐酸盐（TCH）降解效率，矿化率达83.5%，为抗生素污染治理提供绿色解决方案。

　　

Highlight

压电辅助光催化（Piezo-assisted photocatalysis）通过压电极化效应促进光生载流子分离，成为降解有机污染物的集成工艺。本研究构建了不同SrTO负载量（5-50 wt%）的SrTO/SrCN异质结，在可见光和超声条件下高效降解四环素盐酸盐（TCH）。锶掺杂缩小了SrCN带隙，Z型异质结抑制电荷复合，SrTO压电效应协同提升催化性能。30 wt%-SrTO/SrCN样品在50分钟内降解率达98.3%，矿化效率83.5%，自由基捕获实验证实O₂^?和•OH是关键活性物种。

Materials

实验采用钛酸四丁酯（Ti(OBu)₄）、三聚氰胺、尿素、硝酸锶（Sr(NO₃)₂）等原料（均来自Merck），以四环素盐酸盐（TCH）作为模拟污染物，苯醌（BQ）、异丙醇（IPA）等作为自由基捕获剂。

Results and discussions

XRD分析显示SrCN的（002）晶面峰向小角度偏移，表明锶掺杂引起晶格膨胀。UV-Vis测试证实Sr掺杂使SrCN带隙从2.72 eV降至2.55 eV，拓展可见光响应范围。PL光谱表明30 wt%-SrTO/SrCN具有最低荧光强度，说明最佳电荷分离效率。

Conclusions

通过热聚合法和溶剂热法成功构建SrTO/SrCN异质结，其压电-光催化协同效应使TCH降解率较单一组分显著提升（92.7%活性保持经过5次循环），为抗生素废水处理提供新策略。