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溶解性天然有机物对TiO2纳米管阵列光催化去除微量污染物性能的影响
摘要： 二氧化钛纳米管阵列（TNA）是一种极具前景的水中微量污染物光催化剂，但其在复杂水体基质中的适用性仍需深入研究。本研究考察了溶解性天然有机物（NOMs）对TNA去除4-氯-2-甲基苯氧乙酸（MCPA，一种常见水体微量污染物）性能的影响。结果表明：虽然液相中NOMs的光敏化作用有助于MCPA去除，但由于NOMs与TNA表面的相互作用，其总体效应反而抑制MCPA去除——当仅含5 mg/L SWR-NOM和UMR-NOM时，MCPA总去除率分别从94.3%降至62.0%和61.8%。酸性pH可缓解NOMs的抑制作用（15 mg/L SWR-NOM和UMR-NOM存在时，MCPA总去除率仅从94.5%降至83.3%和88.8%），并增强NOMs光敏化效应；而碱性pH条件下NOMs的抑制作用完全消失（15 mg/L SWR-NOM和UMR-NOM存在时，MCPA总去除率分别从45.7%升至55.7%和60.5%）。两种常见共存阴离子（磷酸盐和碳酸氢盐）也能缓解NOMs的抑制效应：当含15 mg/L SWR-NOM时，100 mg/L碳酸氢盐使MCPA总去除率从49.1%升至65.1%、100 mg/L磷酸盐从49.1%升至62.5%；另一组实验中，100 mg/L碳酸氢盐使去除率从45.2%升至56.1%，100 mg/L磷酸盐从45.2%升至62.9%。光电流测试证实这些阴离子显著抑制了NOMs对光生空穴（h+）的捕获作用，而氯离子、硝酸根和硫酸根则无显著影响。
关键词： 微污染物，2-甲-4-氯苯氧乙酸（MCPA），二氧化钛纳米管阵列，光催化，天然有机物
更新于2025-09-23 15:23:52
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CuS/Bi4Ti3O12 p-n异质结材料的燃烧合成、表征及其在可见光下高效降解2-甲基-4-氯苯氧乙酸除草剂中的光催化应用
摘要： 本研究通过两步法合成了一系列CuS/Bi4Ti3O12 p-n异质结材料。首先采用尿素为燃料的简易燃烧法制备了Aurivillius相Bi4Ti3O12（BT），随后通过水热法沉积5-20 wt%的CuS对Bi4Ti3O12进行改性以制备异质结材料。合成方法与煅烧温度是影响Bi4Ti3O12材料形貌、粒径及相纯度的关键因素。在600℃煅烧温度下获得相纯的BT纳米片，其平面尺寸为150-200 nm，厚度介于50-70 nm之间。水热法制备的纯CuS包含直径1.2-1.6 μm的分级微球。该异质结构材料呈现由超薄CuS纳米片和BT纳米薄片构成的分级花状结构，HRTEM与微观结构研究揭示了两相间存在微观紧密相互作用。光学与电学测试表明，异质结形成显著提升了可见光吸收（400-800 nm）和载流子分离效率。在可见光照射下（3小时内降解率>95%），CuS/Bi4Ti3O12材料对2-甲基-4-氯苯氧乙酸（MCPA）除草剂的水相降解表现出优异光催化活性，其降解速率常数是纯BT材料的4.5倍。通过光谱法（以邻苯二甲酸和硝基蓝四氮唑为分子探针）确认·OH和O2·–自由基为活性物种。结合LC-ESI-MS、TOC及猝灭实验，阐明了光催化剂表面MCPA的降解机制。
关键词： 光催化、2-甲-4-氯苯氧乙酸（MCPA）、硫化铜（CuS）、钛酸铋（Bi4Ti3O12）、p-n异质结
更新于2025-09-23 15:22:29