锰掺杂BiOBr光催化降解头孢唑林研究

作者：王夏伟; 陈莹莹; 黎敬芝; 施妍; 黄应平; 李瑞萍

来源：环境科学与技术, 2022, 45(10): 144-151.

DOI：10.19672/j.cnki.1003-6504.0417.22.338

• Mn掺杂
• BiOBr
• 头孢唑林钠
• 光催化降解
• 机理

为进一步提高Bi OBr对头孢菌素类抗生素的光催化降解能力，作者采用水热法合成了不同锰含量（5%、10%及30%）掺杂的Bi OBr光催化剂（Mn/Bi OBr）。通过扫描电子显微镜、X射线衍射光谱及X射线光电子能谱等表征，发现掺杂锰离子后Bi OBr仍为片状结构，但其尺寸有所减小，锰离子以正二价形式(Mn2+)存在于纳米 Bi OBr 晶格中。以抗生素头孢唑林（cefazolin sodium,CFZ）为污染物对象，在可见光照射下（λ≥420 nm），探讨了Mn/Bi OBr光催化降解CFZ的特性，其中锰掺杂量为5%时（标记为Mn/Bi OBr-5）对Bi OBr的光催化活性提升最大。Mn/Bi OBr-5 对 CFZ 氧化降解的表观速率常数(k=0.020 78 min–1)比 Bi OBr(k=0.009 53 min–1)高 118%，在 140 min 内降解98%的CFZ，而相同条件下70%的CFZ 被Bi OBr降解。与未掺杂Bi OBr相比，掺入Mn2+导致其比表面积增大及带隙能量降低，并使得光生电荷复合率降低，因而提升了Bi OBr的光催化活性。此外，测定了反应体系氧化物种，结果表明羟基自由基及空穴为Mn/Bi OBr降解CFZ反应过程中的主要活性物种。

• 单位
  三峡大学