Page 132 - 《精细化工》2021年第9期

·1846· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

性的提高，如图 12 所示。

3 结论

采用水热法合成了 Bi 2 S 3 /CNFs 复合材料，对其
进行表征和光催化性能研究，结论如下：

图 11 Bi 2 S 3 /CNFs 捕获主要活性物种实验 （1）当 CNFs 负载量为 47%时，复合光催化剂
Fig. 11 Trapping experiments for major active species 在可见光下表现出良好的光催化活性，光照 180 min
over Bi 2 S 3 /CNFs 后对 MTZ 的降解率达到 92%，较 Bi 2 S 3 （41%）有

明显提高。
（2）Bi 2 S 3 /CNFs 复合材料具有良好的稳定性和
可重复使用性，3 次使用后 MTZ 的降解率仍达 80%
以上。
+
（3）•OH 和 h 是 Bi 2 S 3 /CNFs 复合材料降解 MTZ
过程中起主要作用的活性物种，CNFs 的引入有效抑
制了光生电子-空穴对的复合，提高了光催化活性。
本文所制备 Bi 2 S 3 /CNFs 复合材料对 MTZ 表现
出较好的光催化降解能力，但本实验中采用的是模
拟抗生素废水，Bi 2 S 3 /CNFs 是否适用于实际抗生素

图 12 Bi 2 S 3 /CNFs 复合材料光催化机理图 废水还未知，后续将研究所制备光催化剂对实际抗
生素废水的降解能力。
Fig. 12 Photocatalytic mechanism of Bi 2 S 3 /CNFs composite

参考文献：
在可见光照射下，高能光子激发电子从 Bi 2 S 3
的价带（VB）到导带（CB）。由于 CNFs 具有高的 [1] WANG J, ZHANG Q, DENG F, et al. Rapid toxicity elimination of
organic pollutants by the photocatalysis of environment-friendly
电子导电性，因此，产生的电子被迅速地传输到 and magnetically recoverable step-scheme SnFe 2O 4/ZnFe 2O 4 nano-
–
CNFs 上，并可能与溶解氧反应生成•O 2 。价带上多 heterojunctions[J]. Chemical Engineering Journal, 2020, 379:
–
余的空穴留在 Bi 2 S 3 中，可能与 H 2 O 或 OH 反应生 57-69.
[2] SAHRAEIAN S, ALIPOUR V, RAHMANIAN O. High efficient
成•OH 等反应物，从而提高了电子-空穴对的分离效 degradation of cefixime using UV/TiO 2 photocatalytic process: A
率。此外，由于复合材料具有更大的比表面积（相 comparison between photocatalytic and photolytic[J]. Hormozgan
Medical Journal, 2017, 21(3): 159-168.
对于 Bi 2 S 3 ），其吸附能力会增强，这有助于提高光 [3] LI N, TIAN Y, ZHAO J H, et al. Z-scheme 2D/3D g-C 3N 4@ZnO
降解性能。 with enhanced photocatalytic activity for cephalexin oxidation under
solar light[J]. Chemical Engineering Journal, 2018, 352: 412-422.
2.9.4 MTZ 降解途径探讨
[4] TRAN M L, NGUYEN C H, FU C C, et al. Hybridizing Ag-Doped
采用液相色谱-质谱联用（LC-MS）对 Bi 2 S 3 / ZnO nanoparticles with graphite as potential photocatalysts for
CNFs 复合材料光催化降解 MTZ 过程中形成的中间 enhanced removal of metronidazole antibiotic from water[J]. J
Environ Manage, 2019, 252: 109611.
产物进行检测和分析。根据检测出的主要产物结构， [5] LUO J, LI R, CHEN Y Q, et al. Rational design of Z-scheme
并结合其他研究 [36-37] ，提出如下所示的 MTZ 光降解 LaFeO 3/SnS 2 hybrid with boosted visible light photocatalytic activity
towards tetracycline degradation[J]. Separation and Purification
的潜在途径。MTZ 首先经过脱硝得到 1-(2-羟乙 Technology, 2019, 210: 417-430.
基)-2-甲基-5-羟基咪唑（m/Z 143），然后侧面羟乙基 [6] WANG D D, LI J, XU Z F, et al. Preparation of novel flower-like
被除去形成 2-甲基-5-羟基咪唑（m/Z 99），通过进一 BiVO 4/Bi 2Ti 2O 7/Fe 3O 4 for simultaneous removal of tetracycline and
2+
Cu : Adsorption and photocatalytic mechanisms[J]. J Colloid
步反应，陆 续转化为 5- 羟基 -1H- 吡唑 -3- 羧酸 Interface Sci, 2019, 533: 344-357.
（m/Z 129）和短线型脂肪族羧酸（m/Z 90），最终进 [7] GUO X T, DONG H, XIA T J, et al. Highly efficient degradation
一步矿化为 CO 2 、H 2 O 和其他无机 N。 toward tylosin in the aqueous solution by carbon spheres/g-C 3N 4
composites under simulated sunlight irradiation[J]. ACS Sustainable