蓝藻水华释放的微囊藻毒素-LR是已知最强的肝肿瘤促进剂之一。光催化氧化是去除和解毒微囊藻毒素的有效方法。构建Z型异质结是最大化保留两种半导体各自强氧化还原能力的理想策略。Ag₃PO₄是一种具有极高量子效率的可见光光催化剂，但其严重的光腐蚀和易团聚问题限制了实际应用。g-C₃N₄是可见光响应的非金属半导体。将Ag₃PO₄与g-C₃N₄进行能带匹配构建Z型异质结，并用Fe₃O₄磁性纳米颗粒作为载体，可以同时解决光腐蚀、电荷分离和回收难题。在Z型路径下，Ag₃PO₄导带的电子与g-C₃N₄价带的空穴在界面复合，保留了Ag₃PO₄价带的强氧化性空穴和g-C₃N₄导带的强还原性电子，从而最大化体系的氧化还原电位。

  本研究通过原位沉积和静电自组装法，成功构建了Fe₃O₄/Ag₃PO₄/g-C₃N₄三元Z型异质结。在可见光照射下，该催化剂在60分钟内可将初始浓度1mg/L的微囊藻毒素-LR近乎完全去除。高效液相色谱-高分辨质谱的分析结果显示，微囊藻毒素-LR分子结构中Adda侧链的共轭双键被有效破坏。蛋白磷酸酶抑制实验证实，处理后的水样毒性被消除了99%以上，实现了真正的“解毒”。电子顺磁共振和自由基捕获实验证实，光生空穴和超氧自由基是降解微囊藻毒素-LR的主要活性物种，完美吻合了Z型机理。

  利用Fe₃O₄的超顺磁性，反应完成后可使用磁铁方便地将催化剂快速分离回收。在连续6次循环降解实验中，催化剂的活性和晶体结构保持稳定，Ag⁺的溶出浓度被有效抑制。该研究通过三元复合材料的设计，将高效Z型异质结光催化与便捷磁分离功能有机融合，为应对有害藻华带来的饮用水安全挑战提供了高性能、可回收的深度净化材料。

标签: