利用基于氮化碳和生物炭的可持续无金属杂化材料实现布洛芬和2,4-二氯苯氧乙酸在模拟废水中的可见光降解

摘要： 通过合理设计无金属氮化碳基光催化剂，可实现优异的光学响应及可见光/太阳光驱动下的更高光催化活性。该技术将绿色光催化工艺与简易制备的更环保材料相结合，用于环境修复。本研究采用明星光催化剂g-C3N4（CN）与酸化g-C3N4（ACN）、聚苯胺（PANI）、还原氧化石墨烯（RGO）及生物炭构建高效异质组装体，通过这些有机半导体合成具有不同光学响应和带边位置的g-C3N4/ACN/RGO@生物炭（GARB）、g-C3N4/PANI/RGO@生物炭（GPRB）及ACN/PANI/RGO@生物炭（APRB）纳米组装体，以优化电荷传输并降低载流子复合。所制催化剂用于可见光驱动降解2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）和布洛芬（IBN），其中APRB性能最优：在氙灯照射50分钟内分别降解99.7%和98.4%的2,4-D与IBN（20 mg L?1），并在自然阳光下保持高活性。光学分析、光电化学响应及自由基猝灭研究表明羟基自由基和超氧阴离子为关键活性物种，且存在Z型光催化机制。RGO作为电子媒介体?；PRB中能级较高的PANI和ACN，使该无金属材料展现卓越光催化活性。LC-MS分析揭示降解路径，2小时内2,4-D和IBN的总有机碳去除率分别为42%和40%。通过人外周血细胞存活率分析（保持99.1%细胞活性）证实降解产物低毒性。