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1. 文章信息

標題：Strengthened photocatalytic removal of bisphenol a by robust 3D hierarchical n-p heterojunctions Bi4O5Br2-MnO2 via boosting oxidative radicals generation

頁碼：Chemical Engineering Journal, 2022: 131223.

2. 文章鏈接

專用鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721028047

3．期刊信息

期刊名：Chemical Engineering Journal

ISSN：1385-8947

影響因子：16.744

分區(qū)信息：中科院一區(qū)Top; JCR分區(qū)（Q1）

涉及研究方向：工程技術(shù): 化工；環(huán)境

4. 作者信息：上海理工大學常飛（第一作者，第一通訊作者），胡學鋒（第二通訊作者）

5. 光源型號：北京中教金源（CEL-HXF300, Aulight）（300 W氙燈，可見光）、全光譜光功率計（CEL-NP2000-2, Aulight）

眾所周知，化學工業(yè)的快速發(fā)展和化學品使用的急劇增加導致了環(huán)境中各種激素的出現(xiàn)且濃度逐漸提高。這些激素很容易在某些生物體中積累，并在一定程度上威脅人類健康，即使在水環(huán)境中其含量相當?shù)汀Ｔ谶@些激素中，雙酚A是一種典型的內(nèi)分泌干擾物，也是世界上使用最廣泛的工業(yè)原料之一，主要用于生產(chǎn)功能性聚合物、增塑劑、阻燃劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑等。

水中的雙酚A分子容易進入人體，對生殖造成毒性影響，并增加致癌、多動癥和孤獨癥以及兒童肥胖等風險。因此，對雙酚A的控制和處理成為了一個日益關(guān)注的問題。與傳統(tǒng)的處理方法如膜、反滲透和吸附技術(shù)相比，半導體光催化技術(shù)具有眾所周知的優(yōu)點和特點，可以在溫和的條件下有效去除低濃度的雙酚A分子，已引起學術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。

設(shè)計和構(gòu)筑具有優(yōu)異微觀結(jié)構(gòu)和形貌特點的光催化體系對于提高環(huán)境激素的去除率至關(guān)重要。具有合適能帶結(jié)構(gòu)的n型和p型半導體的復合有利于通過內(nèi)建電場顯著增強光生載流子的分離，同時也能拓展光響應范圍。Bi4O5Br2是一種具有良好雙酚A去除能力的n型半導體，需要另外一種窄帶隙的p-型半導體MnO2進行復合改性以構(gòu)筑n-p異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

如果復合體系遵從Z-scheme過程，不僅可以獲得更多的光生載流子，而且可以通過在不同組分中相鄰導帶和價帶的電子和空穴的復合獲得具有更強氧化還原電位的載流子，并進一步增強體系的光催化去除能力。因此，本研究選擇了n型的Bi4O5Br2和p型的MnO2半導體材料，采用簡易的一鍋法構(gòu)筑了具有三維分級結(jié)構(gòu)的復合異質(zhì)體系Bi4O5Br2-MnO2。

體系的微觀結(jié)構(gòu)和形貌分析證實材料中同時存在兩種預期組分，并且這些異質(zhì)復合材料在可見光下顯著改善了雙酚A的光催化去除性能。其中，最佳復合樣品0.5 MB具有最大的表觀反應速率常數(shù)11.03×10?3min?1，約為純Bi4O5Br2和機械混合物0.5 MB的3.89倍和1.81倍，這主要歸因于增強的可見光吸收、組合而成的良好形貌、合適的化學組成，以及通過n-p異質(zhì)區(qū)域有效分離的光生載流子和相應氧化自由基的生成。

探討了其他可能影響光催化降解性能的因素，如催化劑用量、BPA初始濃度、pH值和無機陰離子的參與。另外，通過GC-MS分析檢測到一些中間體產(chǎn)物，以推測體系中雙酚A光催化降解途徑。最后，證實了體系具有良好的可重復用性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，光催化機理為Z-scheme過程。本研究有助于通過具有三維分級形貌的鉍基n-p異質(zhì)復合體系在溫和條件下有效光催化去除環(huán)境激素。