学院陶旭梅教授团队在废塑料资源化用于光芬顿领域取得新进展,相关成果以“Construction of g-C3N4/Fe-MOFs Type-II heterojunction promotes photo-Fenton degradation of doxycycline”为题发表在国际知名期刊《Separation and Purification Technology》(影响因子8.6,中科院1区),共同第一作者为2020级硕士王成龙和2021级硕士孔晓文,通讯作者为陶旭梅与黄亮老师。青岛科技大学为第一作者及唯一通讯作者单位。论文DOI链接为https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.124790。
盐酸多西环素(DOX)作为一种抗生素广泛用于人类和动物的细菌感染。由于抗生素具有优异的抗菌性能和稳定的化学结构,传统的处理方法无法有效地将其从水中去除。Fe-MOFs暴露了丰富的配体-不饱和Fe位点,可以与H2O2强烈相互作用,且具有广泛的可见光响应和高的化学稳定性,使其成为合适的芬顿催化剂。g-C3N4与MOFs之间形成的复合界面可以增加表面静电相互作用,获得独特的孔隙率和形态,抑制光激发下电子-空穴对的快速成键。结合Fe-MOFs和构建异质结的优点,可以开发Fe-MOFs/g-C3N4异质结催化剂来提高光芬顿降解性能。
本研究以废PET为原料,通过介质阻挡放电(DBD)等离子体合成了II型异质结光芬顿催化剂g-C3N4/Fe-MOFs。Fe-MOFs的耦合增强了g-C3N4的可见光吸收区,并诱导II型异质结的形成,从而抑制了光生电子和空穴的复合。g-C3N4/Fe-MOFs表现出更高的光Fenton催化性能,分别是g-C3N4的4.42和3.30倍。增强的光Fenton催化性能可归因于g-C3N4和Fe-MOFs之间的协同电子转移界面,从而抑制光生电子和空穴的复合。基于自由基捕获实验以及EPR和Mott-Schottky表征,提出了g-C3N4/Fe-MOFs光芬顿降解DOX的可能机制。该研究可为废PET资源化利用提供高效、绿色的方法,为光芬顿处理抗生素废水提供了理论基础。