Zn掺杂S型g-C?N?/Zn-Sr?.??H?.?Ta?O?·H?O异质结光催化降解四环素的协同增强机制研究

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Modulating interfacial charge migration in g?C3N4/Zn-Sr0.25H1.5Ta2O6·H2O heterostructures for accelerated drug contaminant degradation

　　

摘要

为解决原始光催化剂在污染物降解过程中存在的可见光利用率低、载流子快速复合以及活性位点不足等瓶颈问题，本研究采用煅烧-溶剂热联合方法合成了一种阶梯型（S型）g-C₃N₄/Zn-Sr_0.25H_1.5Ta₂O₆·H₂O光催化剂，并通过整合多种表征技术，系统探究了其对四环素降解的光催化性能及增强机制。合成的g-C₃N₄/Zn-Sr_0.25H_1.5Ta₂O₆·H₂O复合材料表现出显著提升的光催化性能，最大表观速率常数（k）为0.12269 min^-1，分别是Sr_0.25H_1.5Ta₂O₆·H₂O、g-C₃N₄以及二元g-C₃N₄/Sr_0.25H_1.5Ta₂O₆·H₂O的3.69倍、38.22倍和2.65倍。本研究通过原位X射线光电子能谱（XPS）测量，直接证实了光生载流子的定向迁移，从而系统揭示了Zn掺杂与S型异质结之间的协同机制。Zn掺杂拓宽了光学吸收范围，并创造了更多的四环素吸附及表面降解反应活性位点；而构建的S型异质结则有效促进了光生载流子的分离与定向迁移，增强了四环素的降解效果。本研究不仅为元素掺杂S型异质结的精确设计与可控合成提供了新颖的理论见解和实验参考，还为难降解有机污染物的环境修复提供了一种有前景的策略。