In this study, a reusable double Z-scheme In₂S₃/Bi₂WO₆/CdS (ICB) photocatalytic hydrogels were developed for efficient reclamation of sulfamethoxazole (SMX) using peroxymonosulfate (PMS) activation and H₂O₂ production. The ternary In₂S₃/Bi₂WO₆/CdS nanocomposites were prepared using the hydrothermal method and formulated into hydrogels via an immobilization strategy using sodium alginate as base substrate. The morphological, optical, structural, and electrochemical characterization of ICB hydrogels confirmed the formation of a ternary heterojunction. The ICB hydrogels displayed 99% sulfamethoxazole (10 mg/L) degradation (Rate constant = 0.191 min ^–1) in 20 min of visible light irradiation via peroxymonosulfate (PMS) activation (400 mg/L) with a reusability of 15 cycles. Also, the ICB hydrogels/PMS/Visible system demonstrated higher mineralization efficiency (56%) and ensured practicability by reclaiming the real wastewater. Higher catalytic efficacy is ascribed to the construction of double Z-scheme heterojunctions between In₂S₃, Bi₂WO₆, and CdS, which resulted in enhanced separation efficiency and suppressed recombination ratio of charge carriers. The synergistic interaction between the photocatalyst and PMS activation boosted the production of reactive oxygen species like SO₄^*–, O₂^*–, OH^*–, and electrons. Additionally, photocatalytic studies revealed a maximum H₂O₂ production of 302 μM in 60 min. The advantages of ternary photocatalytic hydrogels include higher reusability, easiness in catalyst recovery, higher utilization of visible light (1.34 eV), and sustainability. This research provides perspectives on the successful fabrication of a reusable double Z-scheme photocatalyst for peroxymonosulfate activation in the redemption of noxious contaminants.

中文翻译：

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基于三元硫化铟的 3D 水凝胶作为多功能光催化剂：揭示用于磺胺甲噁唑降解和 H2O2 生产的过氧一硫酸盐活化


在这项研究中，开发了一种可重复使用的双 Z 方案 In₂S₃/Bi₂WO₆/CdS （ICB） 光催化水凝胶，用于使用过氧一硫酸盐 （PMS） 活化和 H₂O₂ 生产高效回收磺胺甲噁唑 （SMX）。采用水热法制备了三元 In₂S₃/Bi₂WO₆/CdS 纳米复合材料，并以海藻酸钠为基底，通过固定化策略配制成水凝胶。ICB 水凝胶的形态学、光学、结构和电化学表征证实了三元异质结的形成。ICB 水凝胶通过过氧一硫酸盐 （PMS） 活化 （400 mg/L） 在可见光照射 20 分钟内表现出 99% 的磺胺甲噁唑 （10 mg/L） 降解 （速率常数 = 0.191 min ^–1），可重复使用 15 次循环。此外，ICB 水凝胶/PMS/Visible 系统表现出更高的矿化效率 （56%），并通过回收真正的废水确保了实用性。在 In₂S₃、Bi₂WO₆ 和 CdS 之间构建双 Z 型异质结具有更高的催化效率，这导致分离效率提高并抑制电荷载流子的复合比。光催化剂和 PMS 活化之间的协同相互作用促进了活性氧的产生，如 SO₄^*–、O₂^*–、OH^*–和电子。此外，光催化研究表明，在 60 分钟内最大 H₂O₂ 产生 302 μM。 三元光催化水凝胶的优点包括更高的可重用性、易于催化剂回收、更高的可见光利用率 （1.34 eV） 和可持续性。本研究为成功制造可重复使用的双 Z 型光催化剂提供了观点，用于过氧一硫酸盐活化以赎回有害污染物。