BiVO4/g-C3N4异质结光催化剂在LED光照下增强多西环素降解的合成与性能研究

本研究通过燃烧法成功合成BiVO4/g-C3N4异质结光催化剂，在LED可见光下实现对多西环素（DOX）的高效降解。5BiVO4/g-C3N4复合材料表现最佳，180分钟内去除率达78%，其增强的可见光吸收、高比表面积（70 m2/g）和窄带隙（～2.7 eV）显著提升光催化性能。该研究为水环境中持久性污染物治理提供了稳定高效的解决方案。

　　

Highlights

BiVO₄/g-C₃N₄异质结通过燃烧法合成，展现卓越的多西环素（DOX）降解能力。

5BiVO₄/g-C₃N₄复合材料在LED光照下实现78%的DOX去除率，远超单一组分。

复合材料显著提升比表面积（10→70 m²/g）并缩小带隙至～2.7 eV，增强可见光捕获。

超氧自由基（O₂^•?）和电子是主导降解过程的关键活性物种。

复合材料循环4次后仍保持66%以上活性，结构稳定性优异。

QSAR（定量构效关系）分析揭示了DOX及其降解中间体的环境毒性风险。

材料

五水合硝酸铋（Bi(NO₃)₃·5H₂O）、氨水（NH₃）和偏钒酸铵（NH₄VO₃）购自西陇科学有限公司，多西环素盐酸盐（DOX）和硫脲来自Sigma Aldrich。异丙醇（isoPrOH）、草酸钠（Na₂C₂O₄）、苯醌（BQ）和重铬酸钾（K₂Cr₂O₇)购自西陇化学。所有化学品均为分析纯，直接使用无需进一步纯化。

BiVO₄的制备

（具体方法未在片段中详细描述）

BVO-CN异质结复合材料的表征

通过扫描电子显微镜（SEM）对样品表面形貌进行分析（图1）。图1B-1F展示了原始BiVO₄、g-C₃N₄、2.5BVO-CN、5BVO-CN和10BVO-CN复合材料的SEM图像。纯BiVO₄呈现典型的蕨类植物状表面结构，这种特殊形貌因优异的晶间连通性而备受关注。

结论

综上所述，通过燃烧法成功合成具有显著增强光催化性能的BVO-CN催化剂。该复合材料在LED照射下对DOX的降解效率较单一BiVO₄和g-C₃N₄提升约78%。此增强主要归因于g-C₃N₄的π共轭框架促进DOX分子吸附，以及异质结结构改善电荷分离和可见光利用。