【摘 要】
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随着社会的不断发展,环境污染问题日趋严重,水环境中的污染物,例如病原微生物和有机物,对人类健康构成巨大威胁。因此迫切需要开发新型高效的消毒技术,实现水体的清洁与消毒。半导体光催化技术通过利用天然、丰富的太阳能激发光催化剂,在光催化反应过程中产生的活性物质通过一系列氧化还原反应产生活性物质可以来实现水的清洁与消毒。该技术关键在于选择高效稳定的光催化剂,Bi7O9I3半导体光催化剂不仅具有独特的空间层
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随着社会的不断发展,环境污染问题日趋严重,水环境中的污染物,例如病原微生物和有机物,对人类健康构成巨大威胁。因此迫切需要开发新型高效的消毒技术,实现水体的清洁与消毒。半导体光催化技术通过利用天然、丰富的太阳能激发光催化剂,在光催化反应过程中产生的活性物质通过一系列氧化还原反应产生活性物质可以来实现水的清洁与消毒。该技术关键在于选择高效稳定的光催化剂,Bi7O9I3半导体光催化剂不仅具有独特的空间层状结构,而且化学性质稳定,成本低,细胞毒性低,因此被认为是一种比较理想的催化剂。但Bi7O9I3也存在光生载流子复合率高,光子利用效率低的缺陷。针对以上不足,本文通过利用碳量子点CQDs和Co3O4QDs分别对Bi7O9I3进行表面修饰改性,以提高光催化效率。本文的研究工作如下:（1）以乙二醇作为溶剂,Bi（NO3）3·5H2O和KI分别作为Bi和I源,通过热液碱法制备得到2 D Bi7O9I3微米片,然后采用水热法将0 D CQDs原位沉积在2D Bi7O9I3微片上,制备了CQDs/Bi7O9I3复合光催化剂。在可见光照射的条件下,对制备的催化剂光催化性能进行评估。复合催化剂相对于Bi7O9I3的抗菌和降解性能均得到明显改善,其中2-CB光催化剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌灭活效率均达到99.99%,荧光染色实验、ICP-OES测试和细菌SEM形貌图进一步验证了细菌的细胞膜遭到破坏,从而导致细菌的死亡。2-CB光催化剂对环丙沙星和罗丹明B的光催化降解效率分别为80.28和97.45%,自由基捕获实验证明h+在细菌灭活过程中起主要作用。（2）以乙二醇作为溶剂,Bi（NO3）3·5H2O和KI分别作为Bi和I源,通过溶剂热法制备得到Bi7O9I3花状微球,然后采用溶剂热-煅烧法将Co3O4QDs沉积在Bi7O9I3花状微球上,从而制备得到Co3O4/Bi7O9I3复合光催化剂。在可见光的条件下,对制备的催化剂光催化性能进行评估。结果分析表明,与纯的Bi7O9I3和Co3O4QDs相比,复合光催化剂对灭活大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的光催化活性明显增强,Co3O4/Bi7O9I3-2能够在30min内完全杀灭约3.6×10~6cfu/m L大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,荧光染色实验、ICP-OES测试和细菌SEM形貌图进一步验证了细菌的细胞膜遭到破坏,导致了细菌的死亡。此外,Co3O4/Bi7O9I3-2光催化剂还能够有效降解盐酸四环素,其反应速率常数是Bi7O9I3的2.0倍。自由基捕获实验证明h+是细菌灭活的主要活性物质。
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