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BiVO4/NiAl-LDH 异质结中内置电场介导的 S 型高质量电荷分离,用于高效光催化降解抗生素
Journal of Alloys and Compounds ( IF 5.8 ) Pub Date : 2024-09-17 , DOI: 10.1016/j.jallcom.2024.176572
Jin Luo , Kai Wang , Yimei Qiu , Xunfu Zhou , Xiaomei Ning , Liang Zhan , Xiaosong Zhou
作为一种新兴的从水中去除抗生素的技术,光催化需要令人满意的电荷分离、迁移和利用效率才能实现有效的光催化性能,但开发经济实惠且高效的光催化剂仍然是一项巨大的挑战。在此,通过将桑树状 BiVO4 微棒固定在花状 NiAl-LDH 微球表面,巧妙地制备了一种新兴的 S 型 BiVO4/NiAl-LDH 异质结。通过多种技术分析了 BiVO4/NiAl-LDH 异质结的物理化学性质。出乎意料的是,在可见光下,与单组分 BiVO4 和 NiAl-LDH 相比,制造的 BiVO4/NiAl-LDH 异质结对四环素的去除率显著提高。具体来说,优化的 BVO-NAL-3 表现出卓越的四环素去除效率,表观速率常数高达 0.0409 min-1,接近 34.1,比纯 NiAl-LDH 和 BiVO4 快 4.4 倍。这种信号增强与 S 型异质结的产生密切相关,S 型异质结在产生内置电场的作用下加速了高质量的电荷分离并增强了氧化还原能力,实验结果和密度泛函理论计算证实了这一点。此外,超氧自由基和光生空穴的产生在 BVO-NAL-3 的四环素降解中起着至关重要的作用。值得注意的是,BVO-NAL-3 表现出令人满意的稳定性和出色的抗环境干扰能力。更令人惊讶的是,包括环丙沙星、左氧氟沙星和阿莫西林在内的其他难治性抗生素也被 BVO-NAL-3 有效消除。 最终,逻辑推断出四环素可能的降解机制和途径。这项工作为合理布局和建立具有高质量电荷分离的 S 型异质结以根除抗生素提供了有价值的方法。

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