Page 31 - 《精细化工》2023年第6期

第 6 期 钟宛真，等: 水中微塑料光催化处理的进展 ·1181·

为了将微塑料的光催化降解技术应用于传统的 敏化的 PVC-ZnO 复合材料在 356 nm 紫外光下辐射
污水处理工艺， UHEIDA 等 [47] 设计了 ZnO 纳米棒涂 2 h 质量损失率为 20%，染料敏化很大程度上增强了
层连续流光催化反应器，在可见光催化下降解 PP PVC 的降解，且遵循伪一级降解速率方程。敏化剂
（图 7），456 h 后 PP 颗粒的平均体积减小了 65%， 与光催化剂一起使用的催化潜力值得关注，目前该
通过傅里叶变换红外耦合衰减总反射谱图（FTIR- 技术还局限在紫外光区域。
ATR）观察到过程中羰基的快速动力学演变，且生 在污水处理过程中，ZnO 对染料等难降解污染物
成的副产物毒性更低。降解遵循链引发、链传递、 表现出良好的催化降解性能，还兼具抑菌效果，多重
链终止 3 个过程，这与 TOFA 等 [35] 研究结论一致。 作用使得 ZnO 在真实环境中的应用前景更为广阔 [49] 。

3.1.3 其他催化剂
JIANG 等 [37] 通过室温共沉淀法制备出新型的超
薄材料 BiOCl 和富含羟基的 BiOCl-1 用于光催化降
解微塑料的研究，可见光下 BiOCl-1 催化降解 PE
的效率为 5.38%，比用 BiOCl 光催化（0.22%）和仅
用光（0.04%）降解效率高约 23 和 133 倍。自由基
检测（EPR）证实了 BiOCl-1 的快速电荷转移能力
和大量表面活性位点（图 8a、b）。羟基是光催化降

图 7 ZnO 纳米棒涂层连续流光催化反应器示意图 [47] 解的主要反应基团（图 8c），•OH 形成主要是吸附
Fig. 7 Schematic diagram of ZnO nanorod coated continuous 的水与表面羟基的反应，还有空穴与羟基的反应（图
flow photocatalytic reactor [47]
8d）。该研究进一步证实了表面羟基在催化过程中的
敏化剂与催化剂可产生协同作用促进微塑料的 关键作用，对光催化降解微塑料的理论研究具有重
光催化降解，CHAKRABARTI 等 [48] 研究发现，染料 要意义。

IPA 为异丙醇；BQ 为苯醌；DMPO 为二甲基吡啶 N-氧化物
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图 8 DMPO•O 2 （a）、DMPO•OH（b）的 EPR 信号，捕获实验的 FTIR 光谱（c)，ROS 产生的示意图（d） [37]
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Fig. 8 EPR signals for DMPO•O 2 (a) and DMPO•OH (b), FTIR spectrum of trapping experiment (c), schematic diagram of
ROS production (d) [37]

[50]
基于 Bi 的催化剂如 α-Bi 2 O 3 和 BiFeO 3 等以及 化剂的光谱响应范围，并显著抑制了电子-空穴对的
单组分催化剂如 CdS [51] 、 ZrO 2 [52] 、 尖晶石结构 复合，因此，复合催化剂的催化效果相比单组分催
[53] 、针铁矿 [54] 等具有良好的形貌结构和催化 化剂得到提升 [55] 。
NiAl 2 O 4
性能被用于固相光催化降解微塑料，这些新型光催 3.2.1 基于 TiO 2 的复合催化剂
化剂在水环境中的应用也是值得关注的方向之一。 金属掺杂改性 TiO 2 能够造成晶格缺陷，形成更
3.2 复合光催化剂 多的氧空位，增加载流子扩散长度，使电子与空穴
单组分催化剂的自身禁带较宽导致其应用效果 的寿命延长，降低电子-空穴的复合 [56] 。FADLI 等 [43]
受限。为了突破这一瓶颈，研究人员将单组分催化 制备了 Ag/TiO 2 和引入氧化还原石墨烯（RGO）的
剂掺杂金属或非金属改性。改性进一步拓宽了光催 Ag/TiO 2 /RGO 光催化剂，在紫外光下 PE 的降解效