用于单线态氧驱动的苯酚-3光催化降解及珊瑚活力恢复的富碳氮化物

《Nature Communications》：Carbon-rich carbon nitride for singlet-oxygen-driven photocatalytic degradation of benzophenone-3 and coral vitality recovery

　　

摘要

珊瑚礁作为重要的海洋生态系统，正日益受到全球变暖以及苯甲酮-3（BP-3）等化学污染物的威胁，后者是一种广泛使用的紫外线过滤剂。为应对这一挑战，我们研发出一种掺碳的石墨碳氮化物（g-C₃N₄）光催化剂，在模拟海水环境下能够高效产生单线态氧（¹O₂），用于降解BP-3并恢复珊瑚的活力。该光催化剂在复杂的海水环境中的稳定性和光催化性能均有所提升，其电荷分离效果更好，与纯g-C₃N₄相比，BP-3的降解速率提升了约八倍。毒性评估表明，降解产物带来的生态风险降低，虫黄藻的密度以及珊瑚与藻类的共生关系也得到了显著恢复。通过固定化催化剂结构，还可进一步减少材料损失，并为珊瑚附着提供适宜的基底。本研究展示了一种在海水环境中稳定的、以¹O₂为驱动力的光催化策略，该策略不仅能高效去除BP-3，还能促进珊瑚活力的恢复，从而为海洋环境修复和珊瑚生态系统重建提供了一种可推广的方法。