Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

En komplett metode for å evaluere ytelsen til fotokatalysatorer for nedbrytning av antibiotika i miljøsanering

Published: October 6, 2022 doi: 10.3791/64478
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
1School of Chemical Engineering, Northwest University

Summary

Presentert her er en protokoll for å utforske et universelt sett med eksperimentelle prosedyrer for omfattende laboratorieevaluering av fotokatalysatorer innen miljørensing, ved hjelp av eksemplet på fotokatalytisk fjerning av antibiotika organiske forurensende molekyler fra vann ved phthalocyanine sensibiliserte sølvfosfatkompositter.

Abstract

Ulike antibiotika som tetracyklin, aureomycin, amoksicillin og levofloksacin finnes i store mengder i grunnvann og jordsystemer, noe som potensielt kan føre til utvikling av resistente og multiresistente bakterier, som utgjør en trussel mot mennesker, dyr og miljøsystemer. Fotokatalytisk teknologi har tiltrukket seg stor interesse på grunn av sin raske og stabile behandling og direkte bruk av solenergi. Imidlertid er de fleste studier som evaluerer ytelsen til halvlederkatalysatorer for fotokatalytisk nedbrytning av organiske forurensninger i vann, for tiden ufullstendige. I dette papiret er en komplett eksperimentell protokoll designet for å evaluere fotokatalytisk ytelse av halvlederkatalysatorer. Her ble rombisk dodekaedrisk sølvfosfat fremstilt ved en enkel løsningsmiddelfasesyntesemetode ved romtemperatur og atmosfærisk trykk. BrSubphthalocyanine/Ag3PO4 heterojunction materialer ble fremstilt ved solvothermal metoden. Den katalytiske ytelsen til as-preparerte materialer for nedbrytning av tetracyklin ble evaluert ved å studere forskjellige påvirkningsfaktorer som katalysatordosering, temperatur, pH og anioner ved atmosfærisk trykk ved bruk av en 300 W xenonlampe som en simulert sollyskilde og en lysintensitet på 350 mW / cm2. Sammenlignet med den første syklusen opprettholdt den konstruerte BrSubphthalocyanin / Ag 3 PO4 82, 0% av den opprinnelige fotokatalytiske aktiviteten etter fem fotokatalytiske sykluser, mens den uberørte Ag3PO4 opprettholdt bare 28, 6%. Stabiliteten til sølvfosfatprøver ble ytterligere testet ved et fem-syklus eksperiment. Dette papiret gir en komplett prosess for evaluering av katalytisk ytelse av halvlederkatalysatorer i laboratoriet for utvikling av halvlederkatalysatorer med potensial for praktiske anvendelser.

Introduction

Tetracykliner (TC) er vanlige antibiotika som gir effektiv beskyttelse mot bakterielle infeksjoner og er mye brukt i husdyrhold, akvakultur og sykdomsforebygging 1,2. De er utbredt i vann på grunn av overforbruk og feil bruk de siste tiårene, samt utslipp av industrielt avløpsvann3. Dette har forårsaket alvorlig miljøforurensning og alvorlig risiko for menneskers helse; For eksempel kan overdreven tilstedeværelse av TC i det vandige miljøet negativt påvirke mikrobiell samfunnsfordeling og bakteriell resistens, noe som fører til økologiske ubalanser, hovedsakelig på grunn av antibiotikas svært hydrofile og bioakkumulerende natur, samt et visst nivå av bioaktivitet og stabilitet 4,5,6 . På grunn av hyperstabiliteten til TC i miljøet er det vanskelig å bryte ned naturlig; Derfor har mange metoder blitt utviklet, inkludert biologiske, fysisk-kjemiske og kjemiske behandlinger 7,8,9. Biologiske behandlinger er svært effektive og rimelige10,11. Men fordi de er giftige for mikroorganismer, nedbryter de ikke effektivt og mineraliserer antibiotikamolekyler i vann12. Selv om fysisk-kjemiske metoder kan fjerne antibiotika fra avløpsvann direkte og raskt, konverterer denne metoden bare antibiotikamolekylene fra væskefasen til den faste fase, nedbryter dem ikke helt, og er for kostbar13.

I motsetning til konvensjonelle metoder har halvlederfotokatalyse blitt mye brukt til nedbrytning av forurensende stoffer de siste tiårene på grunn av dens effektive katalytiske nedbrytningsegenskaper14. For eksempel oppnådde den edle metallfrie magnetiske FexMny katalysatoren til Li et al. effektiv fotokatalytisk oksidasjon av en rekke antibiotikamolekyler i vann uten bruk av oksidant15. Yan et al. rapporterte in situ-syntesen av liljelignende NiCo2O4 nanoark på avfall biomasseavledet karbon for å oppnå effektiv fotokatalytisk fjerning av fenoliske forurensninger fra vann16. Teknologien er avhengig av en halvlederkatalysator begeistret av lys for å generere fotogenererte elektroner (e-) og hull (h +) 17. De fotogenererte e- og h+ vil bli omdannet til superoksidanionradikaler (O2-) eller hydroksylradikaler (OH-) ved å reagere med absorbertO2 ogH2O, og disse oksidativt aktive artene oksiderer og dekomponerer organiske miljøgiftmolekyler i vann til CO 2 og H2 O og andre mindre organiskemolekyler18,19,20 . Det er imidlertid ingen enhetlig feltstandard for evaluering av fotokatalysatorytelse. Evalueringen av et materiales fotokatalytiske ytelse bør undersøkes med hensyn til katalysatorpreparasjonsprosessen, miljøforhold for optimal katalytisk ytelse, katalysatorens resirkuleringsytelse, etc. Ag3PO 4, med sin fremtredende fotokatalytiske evne, har utløst betydelig bekymring for miljøsanering. Denne nye fotokatalysatoren oppnår kvanteeffektivitet på opptil 90 % ved bølgelengder større enn 420 nm, noe som er betydelig høyere enn tidligere rapporterte verdier21. Imidlertid begrenser den alvorlige fotokorrosjonen og utilfredsstillende elektronhullseparasjonshastigheten til Ag3PO4 sin brede anvendelse22. Derfor har det blitt gjort ulike forsøk på å overvinne disse ulempene, for eksempel formoptimalisering23, ionedop 24 og heterostrukturbygging25,26,27. I dette papiret ble Ag3PO4 modifisert ved hjelp av morfologikontroll samt heterojunction engineering. Først ble rombiske dodekaedrale Ag3PO4 krystaller med høy overflateenergi fremstilt ved løsningsmiddelfasesyntese ved romtemperatur under omgivelsestrykk. Deretter ble organisk supramolekylær BrSubphthalocyanine (BrSubPc), som kan fungere som både elektronakseptor og elektrondonor, selvmontert på sølvfosfatoverflaten ved den solvotermiske metoden 28,29,30,31,32,33,34,35 . Den fotokatalytiske ytelsen til de fremstilte materialene ble evaluert ved å undersøke effekten av forskjellige miljøfaktorer på den fotokatalytiske ytelsen til de fremstilte prøvene for å nedbryte spormengder av tetracyklin i vann. Denne artikkelen gir en referanse for systematisk evaluering av materialets fotokatalytiske ytelse, noe som er av betydning for fremtidig utvikling av fotokatalytiske materialer for praktiske anvendelser i miljøsanering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Klargjøring av BrSubPc

MERK: BrSubPc-prøven ble utarbeidet i henhold til et tidligere publisert arbeid36. Reaksjonen utføres i et dobbeltrads vakuumledningssystem, og reaksjonsprosessen kontrolleres strengt under vannfrie og oksygenfrie forhold.

  1. Forbehandling av råvarer
    1. Vei 2 g o-dicyanobenzen, tørk den i vakuumovn i 24 timer, ta den ut og slip den forsiktig i en agatmørtel.
    2. Sett den igjen i vakuumovn i 1 uke; Ta den deretter ut og legg den i en tørketromme.
    3. Mål 50 ml o-diklorbenzen, tilsett 1 g vannfritt magnesiumsulfat, og rør blandingen ved romtemperatur (RT) i 24 timer ved middels hastighet.
  2. Deretter filtrerer du løsningen under redusert trykk (-0,1-0,09 MPa), samler filtratet og setter det til side.
  3. Tilsett forbehandlet o-dicyanobenzen (10 mmol, 1,28 g) i en 100 ml Schlenk-flaske, evakuer systemet med en dobbeltrads vakuumlinjeanordning og fyll systemet med nitrogen. Deretter injiserer du 50 ml forbehandlet o-diklorbenzen under magnetisk omrøring ved 1000 o / min i 1 time for å spre o-dicyanobenzen jevnt.
  4. Sett Schlenk-flasken i et isvannbad, tilsett deretter 1,3 ml bortribromid (BBr 3) under magnetisk omrøring ved 1000 o / min i 120 minutter, og observer fargen på reaksjonssystemet endres til mørk brun.
  5. Bytt deretter raskt til et oljebad, øk temperaturen til 120 °C refluks i 10 timer, og observer at fargen på reaksjonssystemet endres fra mørkbrun til lys lilla.
  6. Stopp oppvarmingen og avkjøl til RT. Filtrer løsningen under redusert trykk (-0,1-0,09 MPa) og samle filterkaken, med det lilla faste stoffet på kaken som råproduktet.
  7. Sett det oppnådde BrSubPc-råproduktet i en vakuumovn i 20 timer. Fjern og finslip produktet. Deretter trekkes det ut med 200 ml metanoloppløsning i en Soxhlet-ekstraktor til løsningen blir fargeløs.

2. Fremstilling av Rhombic dodekaedrisk Ag3PO4

MERK: Rhombic dodecahedral Ag3PO4 ble utarbeidet i henhold til tidligere rapportert litteratur35.

  1. Fremstilling av reaksjonsoppløsningen
    1. For NH 4NO 3-løsning (0,05 M) kalt løsning 1, oppløs 6 g ammoniumnitrat (NH4NO3, 99%) i 200 ml avionisert vann, og behandle med ultralydbølger ved 40 Khz frekvens, 300 W effekt i 5 minutter i en syklus for å oppløse den helt. Sett den deretter i en 500 ml volumetrisk kolbe for å fikse volumet.
    2. For NaOH-oppløsning (0,2 M) kalt løsning 2, oppløs 4 g natriumhydroksid (NaOH, 99%) i 200 ml avionisert vann i et glassbeger og sonicate i 5 minutter ved 40 Khz frekvens, 300 W effekt i en syklus for å oppløse den fullt ut. Sett den deretter i en 500 ml volumetrisk kolbe for å fikse volumet.
    3. For AgNO 3-løsning (0,05 M) kalt løsning 3, oppløs 4,25 g sølvnitrat (AgNO3, 99,8%) i 200 ml avionisert vann i et glassbeger, og sonicate i 5 minutter ved 40 Khz frekvens, 300 W effekt i en syklus for å oppløse den fullt ut. Sett den deretter i en 500 ml volumetrisk kolbe for å fikse volumet.
    4. For K2HPO 4-løsningen (0, 1 M) kalt løsning 4, oppløs 11, 41 g kaliumhydrogenfosfat (K2HPO4, 99, 5%) i 400 ml avionisert vann i et glassbeger, og sonicate i 5 minutter for å oppløse det fullt ut. Sett den deretter i en 500 ml volumetrisk kolbe for å fikse volumet.
  2. Tilsett 2526 ml avionisert vann til et begerglass, og tilsett deretter 180 ml NH 4 NO 3-løsning (0,4M), 54 ml NaOH-løsning (0,2 M) og 120 ml AgNO3-løsning (0,05 M) sekvensielt til begeret.
  3. Rør oppløsningen kraftig i 10 minutter for å forberede [Ag(NH 3)2]+ -komplekset. Til slutt tilsettes 120 ml K2HPO4-løsning (0,1 M) til komplekset og røres i 5 minutter. Etter at fargen på løsningen endres fra fargeløs til lysegul, er det oppnådde bunnfallet Ag3PO4 rhombic dodekaedrisk.
  4. Separer det resulterende bunnfallet ved sentrifugering ved 7155,5 x g i 10 minutter ved RT og sentrifugerer det deretter tre ganger med 50 ml avionisert vann under de samme forholdene. Oppbevar rombisk dekaedrisk Ag3PO4 ved RT i et tørt miljø borte fra lys.

3. Forberedelse av BrSubPc/Ag 3PO4

MERK: Fire forskjellige sammensatte forhold mellom BrSubPc og Ag3PO4 ble utarbeidet i henhold til masseforholdene 1:25, 1:50, 1:75 og 1:100.

  1. Løs opp 5,77 mg BrSubPc i 50 ml etanol i et glassbeger. Oppløs BrSubPc helt ved sonikering ved 40 Khz frekvens, 300 W effekt i en syklus i 30 minutter ved RT.
  2. Deretter tilsettes 144,25 mg Ag3PO4 til ovennevnte løsning og sonikeres ved 40 kHz frekvens, 300 W effekt i en syklus i 30 minutter ved RT.
  3. Rør oppløsningen ovenfor i et vannbad på 80 °C for å muliggjøre fullstendig fordampning av etanolen.
  4. Tørk det brungule pulveret over natten i ovn ved 60 °C. Den forberedte prøven er navngitt som BrSubPc / Ag3PO4 (1:25).
  5. For de andre prøvene med sammensatt forhold (1:50, 1:75 og 1:100), følg samme prepareringsprosedyre (trinn 3,1-3,4) som BrSubPc/Ag 3 PO 4 (1:25), men endre mengden BrSubPc til henholdsvis 2,94 mg, 1,97 mg og 1,49 mg, og tilsvarende mengde Ag3PO4 til henholdsvis 147,0 mg, 147,75 mg og 149,0 mg.

4. Karakterisering av prøvene

  1. Utfør røntgendiffraksjonsanalyse av pulverformede materialer ved bruk av en monokromatisk Cu-Kα lyskilde, λ = 0,15418 nm, som opererer ved 30 kV og 15 mA.
  2. Bruke Fouriertransform infrarød spektroskopi (FT-IR) for å karakterisere de strukturelle egenskapene til de forberedte materialene; Målebølgelengdeområdet er 500-4000 cm-1.
  3. Mål absorpsjonsegenskapene til de forberedte materialene ved solid ultrafiolett synlig (UV-vis) absorpsjonsspektroskopi i området 200-800 nm.
  4. Bestem partikkelstørrelsen, mikrostrukturen og morfologien til de fremstilte prøvene ved å skanne elektronmikroskopi ved 5,00 KV akselerasjonsspenning, InLens-detektor, forstørrelse 500-13000, arbeidsavstand 7,4-7,7 mm.
  5. Ta 5 ml av reaksjonsoppløsningen etter 5 sykluser, og fikser volumet til 10 ml ved bruk av konsentrert HNO3. Fordøy reaksjonsoppløsningen med et induktivt koblet plasma-optisk emisjonsspektrometer (ICP-OES) ved en pumpehastighet på 100 r/min, en forstøverstrøm på 28,0 psi, hjelpegass på 0,5 ml/min og en prøvespylingstid på 20 s.

5. Fotokatalytisk aktivitetstest

MERK: Lyskilden er en 300 W xenonlampe, og et 400 nm filter brukes til å fjerne ultrafiolett lys fra lyskilden. Xenonlampen ble montert 15 cm over løsningen, og lysintensiteten ble bestemt til å være 350 mW/cm2.

  1. For testløsningen ble 10 mg tetracyklin (TC) oppløst i 500 ml destillert vann for å oppnå en 20 ppm løsning.
  2. Deretter overføres 50 ml av test-TC-løsningen til en glassfotokatalytisk reaktor. Rør oppløsningen grundig med en magnetomrører ved 1000 o / min og hold temperaturen ved 25 °C. Slå deretter på luftpumpebryteren og tilsett luften til løsningen med en hastighet på 100 ml / min for å opprettholde luftmetning.
  3. Tilsett 50 mg av den fremstilte fotokatalysatoren til testløsningen for å nå en konsentrasjon på 1 g / l.
  4. Ta den første prøven (3 ml) umiddelbart ved hjelp av en glasssprøyte. Etter omrøring i 30 minutter i mørket, ta den andre prøven og slå på lyskilden.
  5. Etter bestråling i 5 min, 10 min, 15 min, 20 min og 30 min, ta væskeprøver (3 ml). Filtrer alle ekstraherte prøver gjennom en 0,22 μm nylonmembran for å fjerne faste partikler før analyse. Oppbevar de filtrerte prøvene borte fra lys i 5 ml sentrifugerør inntil analyse.
  6. Mål konsentrasjonen av TC med et UV-Vis-spektrofotometer ved 356 nm. Evaluer den fotokatalytiske effekten ved nedbrytningshastigheten; den spesifikke beregningsformelen for nedbrytningshastigheten er som følger (Eq. (1)).
    Equation 1(1)
    Hvor, A0 er absorbansen av prøven før belysning, A er absorbansen av prøven ved belysningstid på t min.
  7. Bruk de samme eksperimentelle prosedyrene for forskjellige katalysatordoser, med startkatalysatormengder som 30 mg, 40 mg, 50 mg, 60 mg og 70 mg.
  8. For eksperimenter med forskjellige pH, juster pH i tetracyklinoppløsningen (50 ml, 20 mg / l) mellom 2,0 og 9,0 med 0,01 mol / l HCl og NaOH-løsning. Bruk BrSubPC / Ag3PO4 som katalysator med en katalysatordosering på 50 mg. For andre fotokatalytiske eksperimentelle prosedyrer, følg de tidligere beskrevne trinnene 5.2-5.6.
  9. Undersøke effekten av reaksjonstemperatur på fotonedbrytningen av tetracyklin ved å bruke BrSubPc / Ag3PO4 som katalysator med en katalysatordose på 50 mg og oppløsning pH = 6; temperaturområdet er 10-50 °C. Andre fotokatalytiske eksperimentelle prosedyrer er de samme som de tidligere beskrevne trinnene 5.2-5.6.
  10. Undersøke effekten av forskjellige anioner på katalysatorens fotokatalytiske ytelse ved å tilsette henholdsvis 5 mmol / L Na 2 SO4, 5 mmol / L Na2CO 3, 5 mmol / L NaCl og 5 mmol / LNaNO3 til 50 ml tetracyklinoppløsning. Bruk BrSubPc / Ag3PO4 som katalysator med en katalysatordosering på 50 mg og oppløsning pH = 7. Andre fotokatalytiske eksperimentelle prosedyrer er de samme som de tidligere beskrevne trinnene 5.2-5.6.
  11. Etter hver syklus med fotokatalytisk nedbrytningsreaksjon, sentrifuge den reagerte løsningen ved 7155,5 x g i 10 minutter ved RT, og sentrifuger den deretter tre ganger med 10 ml avionisert vann under samme forhold (3 x 10 ml). Tørk det faste stoffet ved 120 °C i 1 time. Utfør fem påfølgende fotonedbrytningseksperimenter ved bruk av fotokatalysatorer som ble gjenvunnet etter hvert trinn uten endring i katalysatorens totale konsentrasjon for å evaluere stabiliteten til BrSubPC / Ag3PO4 fotokatalysatoren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den rombiske dodekaederen Ag3PO4 ble vellykket syntetisert ved hjelp av denne løsningsfasesyntesemetoden. Dette bekreftes av SEM-bildene vist i figur 1A,B. Ifølge SEM-analysen ble den gjennomsnittlige diameteren av den rombiske dodekaederstrukturen funnet å være mellom 2-3 μm. De uberørte BrSubPc-mikrokrystallene viser en stor uregelmessig flakstruktur (figur 1C). I komposittprøven beholdt titandioksidet fortsatt den opprinnelige nanosfærestrukturen, men ingen ftalocyaninarkstruktur ble funnet, noe som betyr at ftalocyaninmolekylene var jevnt selvmontert på titandioksidoverflaten (figur 1D). Som vist i figur 2A viser alle prøvene en karakteristisk topp som ligger ved 20,9°, 29,7°, 33,3°, 36,6°, 42,5°, 47,8°, 52,7°, 55,0°, 57,3°, 61,6°, 65,8°, 69,9°, 71,9° og 73,8° som ble tilskrevet (110), (200), (210), (211), (220), (310), (310), (222), (320), (321), (400), (330), (420), (421) og (332) fasetter av den kroppssentrerte kubiske strukturen til Ag3PO4 (JCPDS nr. 06-0505)21. På den annen side viste BrSubPc / Ag 3 PO 4-prøver ikke ytterligere karakteristiske topper av BrSubPc, hovedsakelig på grunn av mengden BrSubPc lastet på overflaten av Ag 3 PO4 var lav og intensiteten til hoveddiffraksjonstoppen til Ag3PO4 redusert etter hvert som mengden BrSubPc økte. FT-IR-spektrene til de fremstilte prøvene analyseres som vist i figur 2B. For BrSubPC er de mer tallrike karakteristiske toppene i FT-IR-spekteret topper på 743 cm-1, 868 cm-1, 943 cm-1 og 1452 cm-1; denne funksjonen er strekking og bøyning vibrasjon av C-C og C-N bindinger av benzen ringen ryggraden. Den svake toppen på 624 cm-1 er den karakteristiske toppen av strekningen av B-Br-bindingen. De symmetriske og asymmetriske strekkvibrasjonene til P-O-P forårsaket de samme FT-IR-toppene ved 546 cm-1 og 931 cm-1 for henholdsvis Ag 3 PO 4 og BrSubPc / Ag3PO4. Den uberørte Ag3PO4 kan absorbere lys ved bølgelengder mindre enn 530 nm, og BrSubPc har to karakteristiske topper ved henholdsvis 310 nm og 570 nm (figur 2C). Sammenlignet med ren Ag 3 PO 4 viser BrSubPc / Ag 3 PO 4 komposittprøve signifikant økt absorpsjoni det synlige området, og bekrefter at Ag3PO 4-partiklene er vellykket dekket av BrSubPc-mikrokrystaller. Dette kan bevise at BrSubPC / Ag3PO 4-kompositt er en svært lovende synlig lysindusert fotokatalysator.

Den fotokatalytiske aktiviteten til de forberedte materialene ble vurdert etter nedbrytningen av antibiotikumet TC i rent vann under simulert bestråling av synlig lys (λ > 400 nm). Som vist i figur 3A viste den fotokatalytiske ytelsen til uberørt Ag3PO4 bare 72,86% nedbrytning av TC etter 0,5 timer med synlig lysbestråling. Det kan observeres at alle sammensatte fotokatalysatorer viste forbedret nedbrytning av TC når BrSubPc supramolekylære nanokrystaller ble lastet på overflaten av Ag3PO4. Spesielt oppnådde BrSubPc/Ag3PO4 (1:50) 94,54 % nedbrytning av TC etter henholdsvis 0,5 timer synlig lysbelysning. En pseudo-førsteordens reaksjonsmodell (l-ln (C/C0) = kt)28, hvor k er den tilsynelatende hastighetskonstanten, ble brukt for å passe kinetikken for fotonedbrytning av TC ved forskjellige prøver. Som vist i figur 3B var den tilsynelatende hastighetskonstanten for TC-nedbrytning av BrSubPc/Ag 3 PO 4(1:50) kompositter 1,69 ganger høyere enn for den uberørte Ag3PO4. Ovennevnte resultater indikerer at den fotokatalytiske ytelsen til Ag 3 PO 4forbedres betydelig når Ag3PO4 kombineres med BrSubPc supramolekylære nanokrystaller.

Fotostabiliteten og gjenbrukbarheten til fotokatalysatorer er viktige faktorer som påvirker deres praktiske anvendelser, og resirkuleringsnedbrytningseksperimenter ble utført på de forberedte uberørte Ag 3 PO4 og BrSubPc / Ag3PO4 (1:50) komposittene. Figur 3C viser at etter fem sykluser av de fremstilte katalysatorene viste kompositten fortsatt en høy TC-fjerningshastighet på 77,5%. Imidlertid gikk TC-fjerningen av uberørt Ag3PO4 ned fra 72,86% til 20,84%. I tillegg viste XRD-analyse av de syklede sammensatte BrSubPc/Ag3PO 4 (1:50) prøvene at XRD-toppene i de syklede prøvene ikke endret seg sammenlignet med XRD i de opprinnelige prøvene (figur 4), noe som viste den gode stabiliteten til komposittprøvene i den fotokatalytiske reaksjonen. ICP-OES-testresultatene av reaksjonsløsningen etter fem sykluser viste at konsentrasjonen av elementært sølv i løsningen etter reaksjonen av uberørt Ag 3 PO 4var 1,3 mg / L, mens konsentrasjonen av elementært sølv i løsningen etter reaksjonen av komposittprøven av BrSubPc / Ag3PO4 (1:50) var 0,1 mg / l (tabell 1 ). Dette indikerer at den sammensatte prøvefotokatalytiske reaksjonen har bedre stabilitet sammenlignet med den for uberørt Ag3PO4.

I den fotokatalytiske prosessen har mengden fotokatalysatordosering også en viktig innflytelse på den fotokatalytiske effekten, for lite dosering kan føre til lavere lysutnyttelseseffektivitet og dårlig fotokatalytisk effekt, og for mye fotokatalysatordosering kan føre til høyere kostnader og uøkonomisk. For liten mengde fotokatalysator kan føre til lavere lysutnyttelseseffektivitet og dårlig fotokatalytisk effekt, mens for mye mengde fotokatalysator kan føre til høyere kostnader og uøkonomisk behandling av avløpsvann. Derfor er det viktig å bestemme den optimale fotokatalysatordoseringen. Som det fremgår av figur 5A, etter 30 min mørk reaksjon, økte adsorpsjonen og fjerningen av tetracyklin etter hvert som konsentrasjonen av fotokatalysatoren i reaksjonsoppløsningen økte (doseringen økte) fordi konsentrasjonen av tetracyklin som adsorbent i løsningen forble den samme, mens konsentrasjonen av fotokatalysatoren som adsorbenten økte, noe som betyr at det aktive punktet på overflaten av adsorbenten i løsningen også økte, og sannsynligheten for kollisjonsadsorpsjon med adsorbenten økte. Dette betyr at sannsynligheten for kollisjonsadsorpsjon med adsorbatet øker, noe som resulterer i en reduksjon i konsentrasjonen av adsorbat i løsningen. Nedbrytningshastigheten for TC ved fotokatalysatorer ved 0,6 g/l, 0,8 g/l, 1 g/l, 1,2 g/l og 1,4 g/l var henholdsvis 71,6 %, 75,0 %, 94,5 %, 95,7 % og 95,7 % etter 30 minutters lysreaksjon. Når konsentrasjonen av katalysatoren oversteg 1,0 g / l, kunne nedbrytningshastigheten av TC nå mer enn 90% i 30 minutter med fotoreaksjon. Fra analysen ovenfor kan det ses at når konsentrasjonen av fotokatalysator er 1,4 g / l, oppnås den beste fjerningseffekten av tetracyklin, og den fotokatalytiske effekten ble ikke sterkt forbedret sammenlignet med katalysatorkonsentrasjonen på 1,0 g / l, mens katalysatordoseringen var 40% høyere. Analysen av nedbrytningskinetikkdataene i figur 5B viser også at 1,4 g/l og 1,2 g/l ikke er signifikant forskjellig sammenlignet med 1,0 g/l. Fra økonomisk synspunkt er den optimale doseringen av komposittmateriale 1,0 g / l.

Som det fremgår av figur 5C, er effekten av pH på fotokatalytisk nedbrytning av komposittmaterialet for fjerning av TC relativt stor. Den vandige TC-oppløsningens pH ble detektert til å være 6, noe som viser den beste nedbrytningseffektiviteten. Den fotokatalytiske ytelsen til komposittene ble noe redusert i sure løsninger, mens TC-nedbrytningseffektiviteten ble mer dempet i nøytrale og alkaliske løsninger. De maksimale kinetiske dataene for nedbrytning TC kan også sees i figur 5D ved løsnings-pH = 6. I alkaliske løsninger med høy pH vil tetracyklin være tilstede i løsningen i form av TC-, som vil ha elektrostatisk frastøtning med katalysatoren, noe som resulterer i dårlig nedbrytning av tetracyklin. I sure løsninger med lav pH er tetracyklin hovedsakelig tilstede i løsningen som TC +, og H + vil konkurrere med TC + i løsningen som skal absorberes av fotokatalysatoren, og hemmer TC + -kontakten med fotokatalysatoren, og reduserer dermed den fotokatalytiske aktiviteten i systemet.

I virkeligheten inneholder antibiotisk avløpsvann ofte også noen anioner (Cl-, SO4 2-, NO 3-, CO32-, etc.), og disse vanlige anionene kan også påvirke den fotokatalytiske prosessen. Som det fremgår av figur 5E, hemmet tilsetningen avSO42- adsorpsjonen av TC-molekyler på katalysatoroverflaten under den mørke reaksjonsfasen. Dette kan skyldes atSO42-, som et negativt ladet anion, konkurrerer med tetracyklinmolekylene for det aktive stedet på fotokatalysatoroverflaten, noe som resulterer i en reduksjon i antall tetracyklinmolekyler som kan gjennomgå katalytisk oksidasjon eller dannelse av et høyt polart miljø nær fotokatalysatoroverflaten, og forhindrer utvidelse av tetracyklin til fotokatalysatorens aktive sted37 . Når lysreaksjonen ble utført i 30 minutter, var TC-nedbrytningshastigheten i systemet uten anionen 94,5%, mens i systemet med Cl-,SO4 2-, NO 3- og CO 3 2- anion var TC-nedbrytningshastigheten henholdsvis 79,2%, 77,3%, 85% og 80,3%. TC-nedbrytning kinetiske data gjenspeiler også hemming av TC-nedbrytning ved tilsetning av alle anioner (figur 5F). Tilsetningen av alle anioner hadde en hemmende effekt på den fotokatalytiske nedbrytningen av TC, men TC-nedbrytningshastigheten ble ikke altfor påvirket.

Resultatene av effekten av temperatur på fotokatalytisk nedbrytning av TC er vist i figur 5G. Nedbrytningsgraden var 35,3 %, 70,6 %, 94,5 %, 96,5 % og 98,0 % for 30 minutters fotoreaksjon ved henholdsvis 10 °C, 20 °C, 30 °C, 40 °C og 50 °C. Nedbrytningshastigheten av tetracyklin økte gradvis med temperaturøkningen. Nedbrytningskinetikkdataene for TC fra figur 5H viser også at temperaturen har stor innvirkning på nedbrytningseffektiviteten. Tetracyklinmolekyler migrerer raskere som et resultat av løsningens stigende temperatur, noe som gjør dem lettere å adsorbere når de kommer i kontakt med katalysatoroverflaten. I tillegg, ved høyere temperaturer, fotogenererte elektronhullpar mer aktivt, slik at elektroner kan binde seg til adsorbert oksygen raskere og hull for å produsere hydroksylradikaler med -OH i vann raskere, noe som øker ødeleggelsen av tetracyklin38.

Figure 1
Figur 1: SEM-bilder. (A,B) Ag3PO4. Venstre side viser et bilde med lav oppløsning, og høyre side gir et forstørret bilde. (C) BrSubPc og (D) BrSubPc/Ag3PO4. Alle prøvene ble målt i pulvertilstand. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: XRD-, FT-IR- og UV-Vis-spektra av prøvene. (A) XRD mønstre. For XRD-analyse var skanneområdet 10 ° -80 °, og skannehastigheten var 8 ° / min. Tallene plassert vertikalt nederst indikerer det tilsvarende krystallplanet. (B) FT-IR-spektrum. Alle prøvene ble testet i tørket pulvertilstand. (C) UV-vis-spektra av prøvene. Faste pulver ble brukt til måling i et område på 200-800 nm. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: TC fotokatalytisk nedbrytning. (A) TC fotokatalytisk nedbrytning, den vertikale koordinaten C 0 indikerer den initielle absorbansen av TC (0,664) målt ved hjelp av et UV-vis-spektrofotometer, og C indikerer absorbansen av TC ved hvert prøvetakingspunkt. (B) De tilsynelatende hastighetskonstantene k for TC-fotonedbrytning av Ag 3PO 4 og BrSubPc / Ag3PO4, beregnet fra pseudo-førsteordens reaksjonsmodell (l-ln (C / C0) = kt). (C) Sykluseksperiment av BrSubPc / Ag3PO4 (1:50) for TC-fotokatalytisk nedbrytningsreaksjon, sistnevnte reaksjoner er alle basert på prøvene samlet inn etter forrige trinn. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: XRD-mønstre av BrSubPc / Ag3PO4. XRD-mønstre av BrSubPc/Ag3PO4 (1:50) før og etter den fotokatalytiske reaksjonen ved et skanneområde på 10°-80° og en skannehastighet på 8°/min. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 5
Figur 5: Utforske TC fotokatalytisk nedbrytning under påvirkning av forskjellige faktorer . (A) forskjellige katalysatordoser, (C) forskjellig pH, (E) forskjellige anioner og (G) forskjellige temperaturer. De tilsynelatende hastighetskonstantene k for TC-fotonedbrytning ved bruk av (B) forskjellige katalysatordoser, (D) forskjellige pH, (F) forskjellige anioner og (H) forskjellige temperaturer. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Eksempel Test elementer Elementært eksempelinnhold (mg/l)
Ag3PO4 Ag 1.3
BrSubPc: Ag3PO4 (01:50) Ag 0.1

Tabell 1: ICP-OES-data. Ag elementære konsentrasjonsdata i reaksjonsløsningen etter fem sykluser med testing ved bruk av ICP-OES.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I dette papiret presenterer vi en komplett metodikk for evaluering av katalytisk ytelse av fotokatalytiske materialer, inkludert fremstilling av katalysatorer, undersøkelse av faktorer som påvirker fotokatalyse og ytelsen til katalysatorgjenvinning. Denne evalueringsmetoden er universell og anvendelig for alle ytelsesevalueringer av fotokatalytisk materiale.

Når det gjelder materialpreparasjonsmetoder, har mange ordninger blitt rapportert for fremstilling av rombisk dodekaedrisk Ag3PO4 ved bruk av forskjellige forløpere21,22. Metoden vi har brukt er relativt homogen når det gjelder formen på Ag3PO4 syntetisert, synteseprosessen er enkel, store mengder kan syntetiseres, og det er færre faktorer som påvirker eksperimentell prosess. Det skal bemerkes at ammoniumnitrat, et råmateriale for syntese av Ag3PO4, er et oksidasjonsmiddel og er gjenstand for eksplosiv nedbrytning ved voldelig påvirkning eller varme, så det skal lagres og brukes for å unngå voldelig påvirkning. I syntesen av komposittene ble BrSubPc først oppløst i tilstrekkelig mengde etanoloppløsning for å ødelegge de svake kreftene mellom BrSubPc-molekyler (hydrogenbinding, π-π-interaksjon), deretter ble Ag 3 PO 4 tilsatt i en passende mengde, og etanolen ble fordampet ved oppvarming, hvor BrSubPc-molekylene remonterer seg på Ag3PO4-overflaten gjennom intermolekylær hydrogenbinding og π-π-interaksjon.

Effekten av forskjellige katalysatormengder, løsnings pH, anioner i oppløsning og reaksjonstemperatur på fotokatalytisk ytelse av de fremstilte materialer ble undersøkt. Luftstrømmen, lyskildens intensitet og avstanden til lyskilden fra reaktoren bør styres når man gjør fotokatalytiske reaksjoner med forskjellige påvirkningsfaktorer. Ved filtrering av prøver med 0,22 μm nylonmembran, skal det bemerkes at ikke alle nedbrytningsforurensninger er egnet for bruk med 0,22 μm nylonmembran, da noen forurensninger iboende blokkeres av 0,22 μm nylonmembran, i hvilket tilfelle sentrifugering skal brukes til å skille katalysatoren fra reaksjonsløsningen. Derfor bør en 0,22 μm nylonmembran brukes til å filtrere en enkel løsning av forurensninger uten katalysator for å utelukke muligheten for at selve forurensningene kan blokkeres av den 0,22 μm nylonmembranen.

En katalysator kan bare anses å være en lovende fotokatalysator hvis den viser god katalytisk ytelse under dette evalueringssystemet, og ikke hvis bare en enkelt påvirkningsfaktor studeres uten å ta hensyn til miljøfaktorer. I tillegg, for å fremme en sunn utvikling av feltet fotokatalytisk miljørensing, mener vi at de samme evalueringskriteriene bør settes for samme forurensende stoff, for eksempel en jevn TC-konsentrasjon på 20 mg / l, en katalysatordose på 1 g / l, en lysintensitet på 350 mW / cm2, en luftstrømningshastighet på 100 ml / min og en temperatur på 30 ° C bør brukes for TC-nedbrytning, slik at den beste katalysatoren for nedbrytning av samme miljøgift, kan velges ved å sammenligne ulike litteraturrapporter.

Den fotokatalytiske ytelsen til fotokatalysatoren er mer omfattende enn det som er rapportert i noen artikler 39,40,41, spesielt i laboratoriefotokatalytiske eksperimenter for å sikre et stabilt oksygeninnhold i vannet og å ta hensyn til den termiske effekten. Begrensningen av denne ordningen er at den ikke vurderer effekten av reaktorens optiske tykkelse og katalysatoroptiske egenskaper på fotokatalytisk ytelse, som begge er viktige når man utfører oppskaleringslaboratorier42,43,44. Denne ordningen gir en referanse for evaluering av fjerning av antibiotikalignende molekyler fra vann ved fotokatalysatorer i laboratoriet og kompenserer for mangelen på ensartede kriterier for evaluering av fotokatalytisk vannrensingsevne av fotokatalysatorer i feltet. Denne forskningsprotokollen kan utvides til andre fotokatalytiske felt, for eksempel fotokatalytisk hydrogenproduksjon og fotokatalytisk karbondioksidreduksjon45,46. Det anbefales at hvert felt skal ha et sett med strenge forskningsprotokollkriterier for evaluering av katalysatorens katalytiske ytelse, noe som vil bidra til å velge de beste fotokatalysatorene for tidlige eksperimentelle industrielle applikasjoner.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble støttet av National Natural Science Foundation of China (21606180), og Natural Science Basic Research Program of Shaanxi (Program nr. 2019JM-589).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
300 W xenon lamp CeauLight CEL-HXF300
AgNO3 Aladdin Reagent (Shanghai) Co., Ltd. 7783-99-5
Air Pump Samson Group Co. ACO-001
BBr3 Bailingwei Technology Co., Ltd. 10294-33-4
Constant temperature circulating water bath Beijing Changliu Scientific Instruments Co. HX-105
Dichloromethane Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd. 75-09-2
Ethanol Tianjin Fuyu Fine Chemical Co., Ltd. 64-17-5
Fourier-transform infrared Bruker Vector002
Hexane Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd. 110-54-3
HNO3 Aladdin Reagent (Shanghai) Co., Ltd. 7697-37-2
ICP-OES Aglient 5110
K2HPO4 Aladdin Reagent (Shanghai) Co., Ltd. 16788-57-1
Magnesium Sulfate Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd. 10034-99-8
Methanol Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd. 67-56-1
NaOH Aladdin Reagent (Shanghai) Co., Ltd. 1310-73-2
NH4NO3 Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd. 6484-52-2
o-dichlorobenzene Tianjin Fuyu Fine Chemical Co., Ltd. 95-50-1
o-dicyanobenzene Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd. 91-15-6
Scanning electron microscopy JEOL JSM-6390
Trichloromethane Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd. 67-66-3
Ultraviolet-visible Spectrophotometer Shimadzu UV-3600
X-ray diffractometer Rigaku D/max-IIIA

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Chen, Q. S., Zhou, H. Q., Wang, G. C., Bi, G. H., Dong, F. Activating earth-abundant insulator BaSO4 for visible-light induced degradation of tetracycline. Applied Catalysis B: Environmental. 307, 121182 (2022).
  2. Liu, C. H., et al. Photo-Fenton degradation of tetracycline over Z-scheme Fe-g-C3N4/Bi2WO6 heterojunctions: Mechanism insight, degradation pathways and DFT calculation. Applied Catalysis B: Environmental. 310, 121326 (2022).
  3. Zhou, L. P., et al. Piezoelectric effect synergistically enhances the performance of Ti32-oxo-cluster/BaTiO3/CuS p-n heterojunction photocatalytic degradation of pollutants. Applied Catalysis B: Environmental. 291, 120019 (2021).
  4. Liu, S. Y., et al. Anchoring Fe3O4 nanoparticles on carbon nanotubes for microwave-induced catalytic degradation of antibiotics. ACS Applied Materials & Interfaces. 10 (35), 29467 (2018).
  5. Xue, J. J., Ma, S. S., Zhou, Y. M., Zhang, Z., He, M. Facile photochemical synthesis of Au/Pt/g-C3N4 with plasmon-enhanced photocatalytic activity for antibiotic degradation. ACS Applied Materials & Interfaces. 7 (18), 9630-9637 (2015).
  6. Chen, Y. X., Yin, R. L., Zeng, L. X., Guo, W. Q., Zhu, M. S. Insight into the effects of hydroxyl groups on the rates and pathways of tetracycline antibiotics degradation in the carbon black activated peroxydisulfate oxidation process. Journal of Hazardous Materials. 412 (15), 12525 (2021).
  7. Dong, C., Ji, J., Shen, B., Xing, M., Zhang, J. Enhancement of H2O2 decomposition by the co-catalytic effect of WS2 on the Fenton reaction for the synchronous reduction of Cr(VI) and remediation of phenol. Environmental Science & Technology. 52 (19), 11297-11308 (2018).
  8. Van Doorslaer, X., Demeestere, K., Heynderickx, P. M., Van Langenhove, H., Dewulf, J. UV-A and UV-C induced photolytic and photocatalytic degradation of aqueous ciprofloxacin and moxifloxacin: Reaction kinetics and role of adsorption. Applied Catalysis B: Environmental. 101 (3-4), 540-547 (2011).
  9. Shi, Y. J., et al. Sorption and biodegradation of tetracycline by nitrifying granules and the toxicity of tetracycline on granules. Journal of Hazardous Materials. 191 (1-3), 103-109 (2011).
  10. Guan, R., et al. Efficient degradation of tetracycline by heterogeneous cobalt oxide/cerium oxide composites mediated with persulfate. Separation and Purification Technology. 212, 223-232 (2019).
  11. Shao, S., Wu, X. Microbial degradation of tetracycline in the aquatic environment: a review. Critical Reviews in Biotechnology. 40 (7), 1010-1018 (2020).
  12. Wang, W., et al. High-performance two-dimensional montmorillonite supported-poly(acrylamide-co-acrylic acid) hydrogel for dye removal. Environmental Pollution. 257, 113574 (2020).
  13. Yang, B., et al. Interactions between the antibiotic tetracycline and humic acid: Examination of the binding sites, and effects of complexation on the oxidation of tetracycline. Water Research. 202, 117379 (2021).
  14. Lian, X. Y., et al. Construction of S-scheme Bi2WO6/g-C3N4 heterostructure nanosheets with enhanced visible-light photocatalytic degradation for ammonium dinitramide. Journal of Hazardous Materials. 412, 125217 (2021).
  15. Li, X., et al. Bimetallic FexMny catalysts derived from metal organic frameworks for efficient photocatalytic removal of quinolones without oxidant. Environmental Science-Nano. 8 (9), 2595-2606 (2021).
  16. Li, X., et al. Fabrication of ultrathin lily-like NiCo2O4 nanosheets via mooring NiCo bimetallic oxide on waste biomass-derived carbon for highly efficient removal of phenolic pollutants. Chemical Engineering Journal. 441, 136066 (2022).
  17. Makoto, E., et al. Charge carrier mapping for Z-scheme photocatalytic water-splitting sheet via categorization of microscopic time-resolved image sequences. Nature Communications. 12, 3716 (2021).
  18. Karim, A. F., Krishnan, S., Shriwastav, A. An overview of heterogeneous photocatalysis for the degradation of organic compounds: A special emphasis on photocorrosion and reusability. Journal of the Indian Chemical Society. 99 (6), 100480 (2022).
  19. Abdurahman, M. H., Abdullah, A. Z., Shoparwe, N. F. A comprehensive review on sonocatalytic, photocatalytic, and sonophotocatalytic processes for the degradation of antibiotics in water: Synergistic mechanism and degradation pathway. Chemical Engineering Journal. 413, 127412 (2021).
  20. Gao, Y., Wang, Q., Ji, Z. G., Li, A. M. Degradation of antibiotic pollutants by persulfate activated with various carbon materials. Chemical Engineering Journal. 429, 132387 (2022).
  21. Bi, Y. P., Ouyang, S. X., Umezawa, N., Cao, J. Y., Ye, J. H. Facet effect of single-crystalline Ag3PO4 sub-microcrystals on photocatalytic properties. Journal of the American Chemical Society. 133 (17), 6490-6492 (2011).
  22. Hasija, V., et al. A strategy to develop efficient Ag3PO4-based photocatalytic materials toward water splitting: Perspectives and challenges. ChemCatChem. 13 (13), 2965-2987 (2021).
  23. Zhou, L., et al. New insights into the efficient charge transfer of the modified-TiO2/Ag3PO4 composite for enhanced photocatalytic destruction of algal cells under visible light. Applied Catalysis B: Environmental. 302, 120868 (2022).
  24. He, G. W., et al. Facile controlled synthesis of Ag3PO4 with various morphologies for enhanced photocatalytic oxygen evolution from water splitting. RSC Advances. 9 (32), 18222-18231 (2019).
  25. Lee, Y. J., et al. Photocatalytic degradation of neonicotinoid insecticides using sulfate-doped Ag3PO4 with enhanced visible light activity. Chemical Engineering Journal. 402, 12618 (2020).
  26. Shi, W. L., et al. Three-dimensional Z-Scheme Ag3PO4/Co3(PO4)2@Ag heterojunction for improved visible-light photocatalytic degradation activity of tetracycline. Journal of Alloys and Compounds. 818, 152883 (2020).
  27. Shi, W. L., et al. Fabrication of ternary Ag3PO4/Co3(PO4)2/g-C3N4 heterostructure with following Type II and Z-Scheme dual pathways for enhanced visible-light photocatalytic activity. Journal of Hazardous Materials. 389, 12190 (2020).
  28. Wang, B., et al. A supramolecular H12SubPcB-OPhCOPh/TiO2 Z-scheme hybrid assembled via dimeric concave-ligand π-interaction for visible photocatalytic oxidation of tetracycline. Applied Catalysis B: Environmental. 298, 120550 (2021).
  29. Wang, B., et al. Novel axial substituted subphthalocyanine and its TiO2 photocatalyst for degradation of organic water pollutant under visible light. Optical Materials. 109, 110202 (2020).
  30. Wang, B., et al. Novel axial substituted subphthalocyanines and their TiO2 nanosupermolecular arrayss: Synthesis, structure, theoretical calculation and their photocatalytic properties. Materials Today Communication. 25, 101264 (2020).
  31. Li, Z., et al. Synthesis, characterization and optoelectronic property of axial-substituted subphthalocyanines. ChemistryOpen. 9 (10), 1001-1007 (2020).
  32. Li, Z., et al. Construction of novel trimeric π-interaction subphthalocyanine-sensitized titanium dioxide for highly efficient photocatalytic degradation of organic pollutants. Journal of Alloys and Compounds. 855, 157458 (2021).
  33. Wang, Y. F., et al. Efficient TiO2/SubPc photocatalyst for degradation of organic dyes under visible light. New Journal of Chemistry. 48, 21192-21200 (2020).
  34. Yang, L., et al. Novel axial substituted subphthalocyanine sensitized titanium dioxide H12SubPcB-OPh2OH/TiO2 photocatalyst: Synthesis, density functional theory calculation, and photocatalytic properties. Applied Organometallic Chemistry. 35 (8), 6270 (2021).
  35. Li, Z., et al. Fabrication of SubPc-Br/Ag3PO4 supermolecular arrayss with high-efficiency and stable photocatalytic performance. Journal of Photochemistry and Photobiology, A. Chemistry. 405, 112929 (2021).
  36. Zhang, B. B., et al. SubPc-Br/NiMoO4 supermolecular arrays as a high-performance supercapacitor electrode materials. Journal of Applied Electrochemistry. 50, 1007-1018 (2020).
  37. Yuan, X. X., et al. Preparation, characterization and photodegradation mechanism of 0D/2D Cu2O/BiOCl S-scheme heterojunction for efficient photodegradation of tetracycline. Separation and Purification Technology. 291, 120965 (2022).
  38. Dai, T. T., et al. Performance and mechanism of photocatalytic degradation of tetracycline by Z-scheme heterojunction of CdS@LDHs. Applied Clay Science. 212, 106210 (2021).
  39. Zhou, L. P., et al. Piezoelectric effect synergistically enhances the performance of Ti32-oxo-cluster/BaTiO3/CuS p-n heterojunction photocatalytic degradation of pollutants. Applied Catalysis B: Environmental. 291, 120019 (2021).
  40. Xue, J. J., Ma, S. S., Zhou, Y. M., Zhang, Z. W., He, M. Facile photochemical synthesis of Au/Pt/g-C3N4 with plasmon-enhanced photocatalytic activity for antibiotic degradation. ACS Applied Materials Interfaces. 7, 9630-9637 (2015).
  41. Ding, R., et al. Light-excited photoelectrons coupled with bio-photocatalysis enhanced the degradation efficiency of oxytetracycline. Water Research. 143, 589-598 (2018).
  42. Acosta-Herazoa, R., Ángel Mueses, M., Li Puma, G., Machuca-Martínez, F. Impact of photocatalyst optical properties on the efficiency of solar photocatalytic reactors rationalized by the concepts of initial rate of photon absorption (IRPA) dimensionless boundary layer of photon absorption and apparent optical thickness. Chemical Engineering Journal. 356, 839-884 (2019).
  43. Grčić, I., Li Puma, G. Six-flux absorption-scattering models for photocatalysis under wide-spectrum irradiation sources in annular and flat reactors using catalysts with different optical properties. Applied Catalysis B: Environmental. 211, 222-234 (2017).
  44. Diaz-Anguloa, J., et al. Enhancement of the oxidative removal of diclofenac and of the TiO2 rate of photon absorption in dye-sensitized solar pilot scale CPC photocatalytic reactors. Chemical Engineering Journal. 381, 12252 (2020).
  45. Meng, S. G., et al. Efficient photocatalytic H2 evolution, CO2 reduction and N2 fixation coupled with organic synthesis by cocatalyst and vacancies engineering. Applied Catalysis B: Environmental. 285, 119789 (2021).
  46. Yang, M., et al. Graphene aerogel-based NiAl-LDH/g-C3N4 with ultratight sheet-sheet heterojunction for excellent visible-light photocatalytic activity of CO2 reduction. Applied Catalysis B: Environmental. 306, 121065 (2022).

Tags

Miljøvitenskap utgave 188 fotokatalyse vannrensing antibiotika Ag3PO4 eksperimentelle metoder
En komplett metode for å evaluere ytelsen til fotokatalysatorer for nedbrytning av antibiotika i miljøsanering
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wang, B., Zhang, X., Li, L., Ji, M., … More

Wang, B., Zhang, X., Li, L., Ji, M., Zheng, Z., Shi, C., Li, Z., Hao, H. A Complete Method for Evaluating the Performance of Photocatalysts for the Degradation of Antibiotics in Environmental Remediation. J. Vis. Exp. (188), e64478, doi:10.3791/64478 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter