随着全球工业化、城市化和人口的增长，纺织、印刷、染色、皮革、造纸和化妆品等行业每年产生大量染料废水，这些废水成分复杂、颜色浓度高且难以降解，对环境和水资源造成严重损害[[1], [2], [3]]。目前，已经采用了物理或化学吸附、生物降解、膜分离、电化学氧化和光催化等方法来处理染料废水[[4], [5], [6], [7]]。然而，这些技术存在一些缺点，如运行成本高、二次污染风险大、能耗高和稳定性差。光催化是一种利用丰富太阳能进行环境修复和能量转换的理想技术[[8,9]]，由于其低成本和高效的污染物矿化能力而受到越来越多的关注。
溴氧化铋（BiOBr）作为一种可见光响应光催化剂，由Br-和(Bi2O2)2+交替层组成。这种独特的层状结构导致显著的各向异性和电荷分布不均，从而促进了快速的电子-空穴分离[[10,11]]。同时，BiOBr具有良好的稳定性，其制备过程简单易控。近年来，由于在有机污染物降解领域的广阔前景，BiOBr受到了广泛关注。尽管BiOBr具有合适的带隙和独特的层状结构，但其光催化活性仍受到有限的可见光响应区域和光生载流子分离效率不足的限制。为了解决这些问题，采用了多种方法，包括形态调整、化学修饰、异质结制备和元素掺杂[[12], [13], [14]]。其中，将BiOBr与其他半导体结合已被证明是降低其带隙和促进光生e?/h+对分离的有效策略[[15,16]]。迄今为止，已有大量关于用其他半导体材料（如钼酸盐[17]、磷酸盐[18]和钨酸盐[19]）修饰BiOBr的研究。这些改性的BiOBr基复合材料在光催化分解有机染料方面表现出更高的效率。然而，大多数这类复合催化剂仍存在制备过程复杂、循环性能不稳定和成本高等缺点。
磷酸锆（ZrP）作为一种廉价且多功能的无机材料，具有优异的稳定性、化学活性、高比表面积和独特的层状结构[[20]]。作为半导体材料，ZrP在可见光下的光催化活性较低，这主要是由于其较大的带隙。然而，当ZrP合理地掺入其他材料（如C3N4、NiO、AgBr）中时，可以通过协同效应显著提高整体光催化效率[[21], [22], [23], [24]]。首先，ZrP是一种层状固体酸，其表面和层间区域对各种污染物具有很强的静电吸附能力，有助于目标污染物在催化活性位点周围的快速富集[[25]]。其次，得益于其优异的化学稳定性，将ZrP负载到光催化剂表面可以有效减轻光催化剂的光腐蚀现象。此外，ZrP可以在复合光催化系统中作为电子的媒介，限制电子-空穴对的复合[[23]]。因此，利用ZrP修饰BiOBr可能是提高光催化活性的合理方法。然而，关于ZrP和BiOBr复合材料的探索仍然很少。此外，基于BiOBr或ZrP的光催化剂通常以纳米或微米级颗粒的形式使用。这些粉末光催化剂的液固分离困难和二次污染风险限制了它们的实际应用。因此，开发一种成本低廉、易于制备、回收方便、环保且在不同水环境中稳定的光催化剂至关重要。
为了促进光催化剂的回收并提高光催化效率，一些研究人员尝试将光催化剂负载到各种载体上，如膜、纤维、气凝胶和水凝胶[[26,27]]。其中，基于生物质的水凝胶是携带光催化剂的良好候选材料，因为它具有高孔隙率、丰富的吸附位点、环保性和可再生性，在废水处理领域具有良好前景[[28,29]]。海藻酸钠是一种从褐藻中提取的天然多糖，由于其低成本、丰富的储备量和环境兼容性，已被广泛用于制备水凝胶[[30]]。各种材料可以负载到这些水凝胶中，以生产多功能复合水凝胶[[31,32]]。然而，由于生物质基水凝胶固有的物理屏障效应和弱的电子转移能力，许多报道的复合光催化水凝胶的光催化性能仍显著低于纳米级光催化剂。
将导电介质引入水凝胶可以增强水凝胶基质的电荷传输能力，从而提高电荷传输性能[[33]]。金属、石墨烯和碳量子点等导电材料已被用作光催化水凝胶的导电介质[[34], [35], [36]]。与上述导电材料相比，聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）是一种水溶性导电聚合物材料，具有优异的光电性能、宽的光吸收范围和强的光吸收能力[[37,38]]。特别是，其结构中的共轭主链为电荷传输提供了通道，这对光催化反应至关重要。例如，Basu等人[[39]]报告称，在掺硼的石墨碳氮化物系统中，使用PEDOT:PSS作为导电添加剂增加了电化学活性表面积，降低了电荷传输阻力，并提高了光催化性能。Gao等人[[40]]发现，用PEDOT对ZnIn2S4进行表面修饰可以抑制光生载流子的复合，延长激子寿命，并提高有机污染物的矿化效率。Claudine等人[[41]]证明，在Ti3CN基基底上引入PEDOT:PSS可以显著加速染料的光催化降解速率。Hurh等人[[42]]将PEDOT:PSS引入CdS/CdSe光阳极中，PEDOT:PSS可以增强表面氧化反应。制备的CdS/CdSe/PEDOT:PSS光阳极显示出显著增强的光电流密度。因此，将PEDOT:PSS引入复合光催化水凝胶以构建电子通道，促进载流子传输并减少载流子复合是一个优选选择。然而，迄今为止，关于基于PEDOT:PSS的光催化水凝胶在有机污染物去除方面的研究和应用还很少。
为了解决上述问题，本研究开发了一种新型的BiOBr/ZrP/PEDOT:PSS/AA复合光催化水凝胶珠，并将其应用于可见光照射下的罗丹明B降解。首先，利用具有独特层状特性的ZrP与BiOBr形成化学杂化结构。随后，通过还原方法将BiOBr/ZrP和PEDOT:PSS掺入AA水凝胶珠中，其中使用柠檬酸将海藻酸钠还原为AA水凝胶珠。此外，引入导电聚合物PEDOT:PSS作为“电子桥”，在水凝胶系统中形成三维导电网络，进一步加速光生电子的界面迁移并抑制光生载流子的复合。因此，通过结合BiOBr/ZrP、PEDOT:PSS和AA水凝胶，可以实现光吸收、电荷分离和反应性的增强。这种BiOBr/ZrP/PEDOT:PSS/AA复合水凝胶珠为废水修复提供了一种经济高效、环境友好和可持续的策略。
