基于实验与DFT+Ud+Jd方法的联合研究：GdFeO?在光芬顿反应中用于降解废水中的环丙沙星和四环素

《Materials Advances》：Combined experimental and DFT+Ud+Jd investigation of GdFeO? for photo-Fenton degradation of ciprofloxacin and tetracycline from wastewateOpen Access

　　

基于密度泛函理论对典型稀土正铁氧体GdFeO3的光电结构进行建模，并结合实验研究，对于阐明其在降解水中的抗生素污染物时的光芬顿催化机制至关重要。在此，我们通过水热法合成了正交晶系（Pbnm）的GdFeO3，分别通过X射线衍射的Rietveld精修、扫描电子显微镜以及能量色散X射线光谱分析了其相纯度、形貌、元素组成及均匀性。通过漫反射光谱得到的GdFeO3的直接电子带隙（2.13电子伏特）及光学吸收谱，利用计算效率较高的DFT+Ud+Jd方法进行了精确建模，结果同样显示带隙为2.13电子伏特。进一步的验证则采用更为复杂的筛选混合泛函计算方法，该方法考虑了自旋轨道耦合和范德华相互作用，得出的带隙为2.10电子伏特。通过对电子能带边缘及反应势的分析，了解了在180分钟的模拟太阳光照条件下，GdFeO3对环丙沙星（约57%）和四环素（约99%）的光芬顿降解作用。此外，经过优化的DFT+Ud+Jd方法还证实了GdFeO3在结构、机械性能及动态稳定性方面的优势，以及其在室温下的红外活性和拉曼活性。总之，这项工作建立了基于DFT与实验相结合的框架，可全面分析GdFeO3在光催化环境修复中的应用相关功能特性。

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? 2026 作者。由英国皇家化学学会出版

2026

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