磷酸银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其实际应用。将磷酸银与其它半导体复合构建Z型异质结,并用载体分散,是解决这些问题的有效方法。天然凹凸棒石是一种一维纳米棒状粘土矿物,具有高比表面积和丰富的表面硅羟基,是理想的光催化剂载体。碳量子点不仅具有优异的上转换荧光特性,还能作为优良的电子传输介质。本研究在凹凸棒石纳米棒上原位沉积了磷酸银纳米颗粒,并通过静电作用将碳量子点负载于其上,构建了三元Z型异质结。
在这一设计中,凹凸棒石作为载体分散并稳定了磷酸银,增强了材料对四环素的吸附;碳量子点作为固态电子介质,桥接在磷酸银和凹凸棒石界面上,促进了Z型电荷转移路径的形成。此外,碳量子点的上转换荧光将不能被磷酸银直接吸收的长波长光,转换为可被磷酸银利用的短波长光,从而间接拓宽了光吸收范围。在可见光照射下,该三元复合催化剂对四环素的降解速率常数是纯磷酸银的18倍,且在5次循环使用后仍保持较高的催化活性和晶体结构稳定性,Ag⁺的溶出浓度被有效抑制。
自由基捕获和电子顺磁共振实验表明,光生空穴和超氧自由基是降解四环素的主要活性物种。该研究通过将天然粘土载体、高效可见光催化剂和多功能碳量子点进行三元复合,并通过Z型异质结和上转换荧光增强,成功构建了兼具高活性、高稳定性和高吸附能力的光催化体系。
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