Method Article

환경 개선에서 항생제 분해를 위한 광촉매의 성능을 평가하기 위한 완전한 방법

DOI:

10.3791/64478

⸱

October 6th, 2022

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Chemical Engineering, Northwest University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

여기에 제시된 프로토콜은 프탈로시아닌 감응 인산은 복합재에 의한 물에서 항생제 유기 오염 물질 분자의 광촉매 제거의 예를 사용하여 환경 정화 분야에서 광촉매의 포괄적인 실험실 평가를 위한 보편적인 실험 절차를 탐색하기 위한 프로토콜입니다.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

테트라사이클린, 아우레오마이신, 아목시실린, 레보플록사신과 같은 다양한 항생제가 지하수 및 토양 시스템에서 대량으로 발견되어 잠재적으로 내성 및 다제 내성 박테리아의 발달로 이어져 인간, 동물 및 환경 시스템에 위협이 됩니다. 광촉매 기술은 빠르고 안정적인 처리와 태양 에너지의 직접적인 사용으로 인해 큰 관심을 끌었습니다. 그러나 수중 유기 오염 물질의 광촉매 분해에 대한 반도체 촉매의 성능을 평가하는 대부분의 연구는 현재 불완전합니다. 이 논문에서는 반도체 촉매의 광촉매 성능을 종합적으로 평가하기 위해 완전한 실험 프로토콜을 설계했습니다. 여기서, 능모꼴 십이면체 인산은은 상온 및 대기압에서 간단한 용매상 합성법에 의해 제조하였다. BrSubphthalocyanine/Ag3PO4 이종접합 물질은 용매열 방법에 의해 제조되었습니다. 테트라 사이클린의 분해를 위해 준비된 물질의 촉매 성능은 300W 크세논 램프를 시뮬레이션 된 태양 광원으로 사용하여 대기압에서 촉매 투여 량, 온도, pH 및 음이온과 같은 다양한 영향 요인을 연구하여 평가되었습니다 350 mW / cm2. 첫 번째 사이클과 비교하여 구성된 BrSubphthalocyanine/Ag 3 PO 4는 5번의 광촉매 사이클 후에 원래 광촉매 활성의 82.0%를 유지한 반면, 깨끗한 Ag3PO4는 28.6%만 유지했습니다. 인산은 샘플의 안정성은 5 사이클 실험에 의해 추가로 테스트되었습니다. 이 논문은 실제 적용 가능성이 있는 반도체 촉매 개발을 위해 실험실에서 반도체 촉매의 촉매 성능을 평가하기 위한 완전한 프로세스를 제공합니다.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

테트라사이클린(Tetracycline, TCs)은 박테리아 감염을 효과적으로 예방하는 일반적인 항생제로, 축산, 양식업, 질병 예방에 널리 사용된다 1,2. 그들은 지난 수십 년 동안 남용 및 부적절한 적용과 산업 폐수 배출로 인해 물에 널리 분포되어 있습니다3. 이것은 심각한 환경 오염과 인체 건강에 심각한 위험을 초래했습니다. 예를 들어, 수성 환경에서 TC의 과도한 존재는 미생물 군집 분포 및 박테리아 저항성에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 주로 항생제의 높은 친수성 및 생물 농축성 특성과 일정 수준의 생체 활성 및 안정성으로 인해 생태학적 불균형을 초래할 수 있습니다 4,5,6 . 환경에서 TC의 과도한 안정성으로 인해 자연적으로 분해되기 어렵습니다. 따라서 생물학적, 물리 화학적 및 화학적 처리 7,8,9를 포함한 많은 방법이 개발되었습니다. 생물학적 처리는 매우 효율적이고 저렴한 비용입니다10,11. 그러나 미생물에 독성이 있기 때문에 물에서 항생제 분자를 효과적으로 분해하고 무기질화하지 않습니다12. 물리화학적 방법은 폐수에서 항생제를 직접적이고 신속하게 제거할 수 있지만, 이 방법은 항생제 분자를 액상에서 고체상으로 전환시킬 뿐, 완전히 분해되지 않으며, 비용이 너무 많이 든다13.

종래의 방법과는 달리, 반도체 광촉매는 효율적인 촉매 분해 특성으로 인해 지난 수십 년 동안 오염 물질의 분해에 널리 사용되어 왔다14. 예를 들어, Li et al.의 귀금속-비자성FexMny촉매는 어떠한 산화제의 사용 없이 물에서 다양한 항생제 분자의 효율적인 광촉매 산화를 달성하였다 15. Yan et al. 물에서 페놀 오염 물질을 효율적으로 광촉매로 제거하기 위해 폐기물 바이오매스 유래 탄소에 대한 백합 유사NiCo2O4나노시트의 현장 합성을 보고했습니다 16. 이 기술은 빛에 의해 여기된 반도체 촉매에 의존하여 광생성 전자(e-)와 정공(h+)17을 생성합니다. 광생성 e- 및 h+는 흡수된O2 및 H2O와 반응하여 슈퍼옥사이드 음이온 라디칼(O2-) 또는 하이드록실 라디칼(OH-)로 전환되며, 이러한 산화 활성 종은 물 중의 유기 오염 물질 분자를 산화 및 분해하여 CO2 및 H 2O 및 기타 더 작은 유기 분자18,19,20 . 그러나 광촉매 성능 평가를 위한 통일된 현장 표준은 없습니다. 재료의 광촉매 성능 평가는 촉매 준비 과정, 최적의 촉매 성능을 위한 환경 조건, 촉매 재활용 성능 등의 측면에서 조사되어야 합니다. 뛰어난 광촉매 능력을 가진 Ag3PO4는 환경 개선에 상당한 우려를 불러일으켰습니다. 이 새로운 광촉매는 420nm보다 큰 파장에서 최대 90%의 양자 효율을 달성하며, 이는 이전에 보고된 값(21)보다 훨씬 높습니다. 그러나,Ag3PO4의 심각한 광부식 및 불만족스러운 전자-정공 분리율은 그 폭넓은 적용을 제한한다22. 따라서, 형상 최적화(23), 이온 도핑(24), 헤테로구조 빌딩(25, 26, 27) 등 이러한 단점을 극복하기 위한 다양한 시도가 이루어졌다. 본 논문에서는 Ag3PO4를 형태 제어와 이종접합 공학을 이용하여 변형하였다. 먼저, 상압하에서 상온에서 용매상 합성을 통해 표면에너지가 높은 능십이면체Ag3PO4결정을 제조하였다. 이어서, 전자 수용체 및 전자 공여체로서 둘 다 작용할 수 있는 유기 초분자체 BrSubphthalocyanine (BrSubPc)을 용매열 방법 28,29,30,31,32,33,34,35에 의해 인산은 표면에 자가 조립하였다 . 제조된 물질의 광촉매 성능은 물에서 미량의 테트라사이클린을 분해하기 위해 제조된 샘플의 광촉매 성능에 대한 상이한 환경적 요인의 영향을 조사함으로써 평가되었다. 이 논문은 재료의 광촉매 성능에 대한 체계적인 평가를 위한 참고 자료를 제공하며, 이는 환경 개선의 실제 적용을 위한 광촉매 재료의 미래 개발에 중요합니다.

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Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. BrSubPc의 제조

참고: BrSubPc 샘플은 이전에 발표된 저작물36에 따라 준비되었습니다. 반응은 복열 튜브 진공 라인 시스템에서 수행되며 반응 과정은 무수 및 무산소 조건에서 엄격하게 제어됩니다.

  1. 원료의 전처리
    1. o-dicyanobenzene 2g의 무게를 달아 진공 오븐에서 24 시간 동안 건조시킨 다음 꺼내어 마노 모르타르에서 조심스럽게 갈아줍니다.
    2. 진공 오븐에 다시 1주일 동안 넣습니다. 그런 다음 꺼내서 데시케이터에 넣으십시오.
    3. o-디클로로벤젠 50mL를 측정하고 무수 황산마그네슘 1g을 첨가한 후 실온(RT)에서 중간 속도로 24시간 동안 교반한다.
  2. 그런 다음 용액을 감압 (-0.1-0.09 MPa)으로 여과하고 여과 액을 수집하여 따로 보관하십시오.
  3. 전처리된 o-디시아노벤젠(10mmol, 1.28g)을 100mL Schlenk 병에 넣고 2열 튜브 진공 라인 장치로 시스템을 비우고 시스템에 질소를 채웁니다. 그런 다음 전처리된 o-디클로로벤젠 50mL를 1,000rpm으로 1시간 동안 자기 교반 하에 주입하여 o-디시아노벤젠을 균일하게 분산시킵니다.
  4. Schlenk 병을 얼음물에 넣은 다음 1,000rpm에서 120분 동안 자기 교반 하에 삼브롬화붕소(BBr3) 1.3mL를 넣고 반응계의 색이 짙은 갈색으로 변하는 것을 관찰합니다.
  5. 그런 다음 오일 배스로 빠르게 전환하고 온도를 120°C로 10시간 동안 환류하고 반응 시스템의 색상이 짙은 갈색에서 밝은 보라색으로 변하는 것을 관찰합니다.
  6. 가열을 멈추고 RT로 냉각하십시오. 용액을 감압 (-0.1-0.09 MPa) 하에서 여과하고 필터 케이크를 수집하며, 케이크의 보라색 고체는 조제품 인 경우.
  7. 얻어진 BrSubPc 조생성물을 20시간 동안 진공 오븐에 넣는다. 제품을 제거하고 잘게 갈아줍니다. 그 후, 용액이 무색이 될 때까지 Soxhlet 추출기에서 메탄올 용액 200 mL로 추출한다.

2. 마름모꼴 십이면체Ag3PO4의 제조

참고: 마름모꼴 십이면체Ag3PO4는 이전에 보고된 문헌35에 따라 제조되었다.

  1. 반응액의 제조
    1. 용액 1로 명명 된 NH4NO 3 용액 (0.05 M)에 대해, 6 g의 질산 암모늄 (NH4NO3, 99 %)을 200 mL의 탈 이온수에 용해시키고, 40 Khz 주파수, 300 W 전력으로 초음파로 처리하여 1 사이클에서 5 분 동안 완전히 용해시킨다. 그런 다음 500mL 용량 플라스크에 넣어 부피를 고정합니다.
    2. 용액 2로 명명 된 NaOH 용액 (0.2 M)의 경우, 유리 비커의 200 mL 탈 이온수에 4 g의 수산화 나트륨 (NaOH, 99 %)을 용해시키고, 40 Khz 주파수, 300 W 전력으로 5 분 동안 초음파 처리하여 완전히 용해시킨다. 그런 다음 500mL 용량 플라스크에 넣어 부피를 고정합니다.
    3. 용액 3으로 명명된 AgNO3 용액(0.05M)의 경우, 유리 비커에 200mL의 탈이온수에 질산은(AgNO3, 99.8%) 4.25g을 용해시키고, 40Khz 주파수, 300W 전력으로 5분 동안 초음파 처리하여 완전히 용해시킨다. 그런 다음 500mL 용량 플라스크에 넣어 부피를 고정합니다.
    4. 용액 4로 명명된 K2HPO4 용액(0.1M)의 경우, 11.41g의 인산수소칼륨(K2HPO4, 99.5%)을 400mL 탈이온수에 유리 비커에 용해시키고, 5분 동안 초음파 처리하여 완전히 용해시킨다. 그런 다음 500mL 용량 플라스크에 넣어 부피를 고정합니다.
  2. 2526 mL의 탈이온수를 비이커에 넣은 후, 180 mL의NH4NO3용액 (0.4 M), 54 mL의 NaOH 용액 (0.2 M) 및 120 mL의AgNO3 용액 (0.05 M)을 순차적으로 비커에 첨가한다.
  3. 용액을 10분 동안 세게 저어 [Ag(NH3)2]+ 복합체를 제조합니다. 마지막으로, 120 mL의K2HPO4용액 (0.1 M)을 복합체에 첨가하고 5 분 동안 교반한다. 용액의 색이 무색에서 담황색으로 변한 후, 얻어진 침전물은 Ag3PO4 마름모꼴 십이면체이다.
  4. 생성된 침전물을 RT에서 10분 동안 7155.5 x g 에서 원심분리하여 분리한 후, 동일한 조건에서 50mL의 탈이온수로 3회 원심분리한다. RT에서 마름모꼴 십면체 Ag3PO4 를 빛이 없는 건조한 환경에 보관하십시오.

3. BrSubPc/Ag3PO4의 제조

참고: 1:25, 1:50, 1:75 및 1:100의 질량비에 따라 BrSubPc 대 Ag3PO4의4 가지 다른 복합 비율을 제조했습니다.

  1. BrSubPc 5.77mg을 에탄올 50mL에 유리 비커에 녹입니다. RT에서 30분 동안 한 사이클에서 40Khz 주파수, 300W 전력에서 초음파 처리하여 BrSubPc를 완전히 용해합니다.
  2. 그런 다음 위의 용액에 144.25mg의 Ag3PO4를 첨가하고 RT에서 30분 동안 한 주기로 40kHz 주파수, 300W 전력으로 초음파 처리합니다.
  3. 에탄올이 완전히 증발할 수 있도록 80°C 수조에서 상기 용액을 저어줍니다.
  4. 생성된 갈색-황색 분말을 60°C의 오븐에서 밤새 건조시킨다. 준비된 샘플의 이름은 BrSubPc/Ag3PO4 (1:25)입니다.
  5. 다른 복합 비율 샘플(1:50, 1:75 및 1:100)의 경우 BrSubPc/Ag3PO4(1:25)와 동일한 준비 절차(단계 3.1-3.4)를 따르되 BrSubPc의 양을 2.94mg, 1.97mg 및 1.49mg으로 변경하고Ag3PO4의 해당 양을 각각 147.0mg, 147.75mg 및 149.0mg으로 변경합니다.

4. 샘플의 특성화

  1. 30kV 및 15mA에서 작동하는 단색 Cu-Kα 광원(λ = 0.15418nm)을 사용하여 분말 재료의 X선 회절 분석을 수행합니다.
  2. 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR)을 사용하여 준비된 재료의 구조적 특징을 특성화합니다. 측정 파장 범위는 500-4000 cm-1입니다.
  3. 200-800 nm 범위의 고체 자외선 가시광선 (UV-vis) 흡수 분광법에 의해 제조 된 물질의 흡수 특성을 측정합니다.
  4. 5.00KV 가속 전압, InLens 검출기, 배율 500-13000, 작동 거리 7.4-7.7mm에서 주사 전자 현미경으로 준비된 샘플의 입자 크기, 미세 구조 및 형태를 결정합니다.
  5. 5 사이클 후 반응 용액 5 mL를 취하고, 농축HNO3를 사용하여 부피를 10 mL로 고정한다. 유도 결합 플라즈마-광학 방출 분광계(ICP-OES)를 사용하여 펌프 속도 100r/min, 분무기 유량 28.0psi, 보조 가스 0.5mL/분, 시료 플러시 시간 20초로 반응 용액을 분해합니다.

5. 광촉매 활성 시험

알림: 광원은 300W 크세논 램프이며 400nm 필터는 광원에서 자외선을 제거하는 데 사용됩니다. 크세논 램프를 용액 위 15cm에 장착하고, 광도는 350mW/cm2로 측정하였다.

  1. 시험액의 경우, 테트라사이클린(TC) 10mg을 증류수 500mL에 용해시켜 20ppm 용액을 얻었다.
  2. 이어서, 50 mL의 시험 TC 용액을 유리 광촉매 반응기로 옮긴다. 마그네틱 교반기로 용액을 1000rpm으로 완전히 저어주고 온도를 25°C로 유지합니다. 그런 다음 공기 펌프 스위치를 켜고 공기 포화도를 유지하기 위해 100mL/min의 속도로 용액에 공기를 추가합니다.
  3. 제조된 광촉매 50mg을 시험액에 첨가하여 1g/L의 농도에 도달한다.
  4. 유리 주사기를 사용하여 즉시 첫 번째 샘플(3mL)을 채취합니다. 어둠 속에서 30분 동안 교반한 후 두 번째 샘플을 취하여 광원을 켭니다.
  5. 5분, 10분, 15분, 20분, 30분 동안 조사한 후 액체 시료(3mL)를 채취합니다. 추출된 모든 샘플을 0.22μm 나일론 멤브레인을 통해 여과하여 분석 전에 고체 입자를 제거합니다. 여과된 샘플을 분석될 때까지 5mL 원심분리기 튜브에 빛으로부터 멀리 떨어진 곳에 보관합니다.
  6. 356nm에서 UV-Vis 분광 광도계로 TC 농도를 측정합니다. 분해 속도에 의해 광촉매 효과를 평가하는 단계; 분해율의 구체적인 계산식은 다음과 같다(식 (1)).
    figure-protocol-1(1)
    여기서,A0 는 조명 전 샘플의 흡광도이고, A는 tmin의 조명 시간에서의 샘플의 흡광도이다.
  7. 30 mg, 40 mg, 50 mg, 60 mg 및 70 mg과 같은 출발 촉매 양과 더불어 다른 촉매 노출량을 위한 동일한 실험 절차를, 사용하십시오.
  8. 다른 pH를 사용한 실험의 경우 테트라사이클린 용액(50mL, 20mg/L)의 pH를 0.01mol/L HCl 및 NaOH 용액으로 2.0에서 9.0 사이로 조정합니다. 촉매 용량이 50mg인 촉매로 BrSubPc/Ag3PO4 를 사용하십시오. 다른 광촉매 실험 절차의 경우 앞에서 설명한 5.2-5.6단계를 따릅니다.
  9. 촉매 투여량이 50mg이고 용액 pH=6인 촉매로 BrSubPc/Ag3PO4를 촉매로 사용하여 테트라사이클린의 광분해에 대한 반응 온도의 영향을 조사합니다. 온도 범위는 10-50 °C입니다. 다른 광촉매 실험 절차는 앞서 기술된 단계 5.2-5.6과 동일하다.
  10. 5 mmol / L Na 2 SO4, 5 mmol / L Na2CO 3, 5 mmol / L NaCl 및 5 mmol / LNaNO3 를 각각 50 mL의 테트라 사이클린 용액에 첨가하여 촉매의 광촉매 성능에 대한 다른 음이온의 영향을 조사한다. 촉매 투여량이 50mg이고 용액 pH가 7인 촉매로 BrSubPc/Ag3PO4를 사용합니다. 다른 광촉매 실험 절차는 앞서 기술된 단계 5.2-5.6과 동일하다.
  11. 광촉매 분해 반응의 각 사이클 후, 반응된 용액을 RT에서 10분 동안 7155.5 x g에서 원심분리한 다음, 동일한 조건(3 x 10 mL)에서 10 mL의 탈이온수로 3회 원심분리한다. 고체를 120°C에서 1시간 동안 건조시킵니다. BrSubPc/Ag3PO4 광촉매의 안정성을 평가하기 위해 촉매의 전체 농도의 변화 없이 각 단계 후에 회수된 광촉매를 이용하여 5회 연속 광분해 실험을 수행하였다.

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Results

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마름모꼴 십이면체Ag3PO4는 이 용매 상 합성법을 사용하여 성공적으로 합성되었습니다. 이것은 그림 1A, B에 표시된 SEM 이미지에 의해 확인됩니다. SEM 분석에 따르면, 능모꼴 십이면체 구조의 평균 직경은 2-3 μm인 것으로 나타났다. 깨끗한 BrSubPc 미세결정은 크고 불규칙한 플레이크 구조를 보여줍니다(그림 1C). 복합 샘플에서 이산화 티타늄은 여전히 원래의 나노 구체 구조를 유지했지만 프탈로시아닌 시트 구조는 발견되지 않았으며, 이는 프탈로시아닌 분자가 이산화 티타늄 표면에서 균일하게 자체 조립되었음을 의미합니다 (그림 1D). 도 2A에 나타낸 바와 같이, 모든 샘플은 20.9°, 29.7°, 33.3°, 36.6°, 42.5°,...

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 논문에서는 촉매 준비, 광촉매에 영향을 미치는 요인 조사 및 촉매 재활용 성능을 포함하여 광촉매 물질의 촉매 성능을 평가하기 위한 완전한 방법론을 제시합니다. 이 평가 방법은 보편적이며 모든 광촉매 재료 성능 평가에 적용할 수 있습니다.

물질 제조 방법의 관점에서, 상이한 전구체21,22를 사용하여 마름모꼴 십이면체Ag3PO4를 제조하기 위한 많은 반응이 보고되었다. 우리가 사용한 방법은 합성된 Ag3PO4의 형태 면에서 비교적 균질하고, 합성공정이 간단하고, 대량으로 합성할 수 있으며, 실험 과정에 영향을 미치는 요인이 적습니다. Ag3PO4 의 합성 원료 인 질산 암모늄은 산화제이며 격렬한 충격이나 열에 의해 폭발적으로 분해되기 쉽기 때문에 격렬한 충격...

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Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자는 공개 할 것이 없습니다.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단 (21606180)과 산시 자연 과학 기초 연구 프로그램 (프로그램 번호 2019JM-589)의 지원을 받았습니다.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
300W 크세논 램프CeauLightCEL-HXF300
AgNO3Aladdin Reagent (Shanghai) Co., Ltd.7783-99-5
공기 펌프Samson Group Co.ACO-001
BBr3Bailingwei Technology Co., Ltd. (영어)10294-33-4
항온 순환 수조Beijing Changliu Scientific Instruments Co.HX-105
디클로로메탄톈진 Kemiou 화학 시약 Co., Ltd.75-09-2
에탄올Tianjin Fuyu Fine Chemical Co., Ltd.64-17-5
푸리에 변환 적외선BrukerVector002
HexaneTianjin Kemiou 화학 시약 Co., Ltd.110-54-3
HNO3알라딘 시약(상하이) Co., Ltd.7697-37-2
ICP-OESAglient5110
K2HPO4알라딘 시약(상하이) Co., Ltd.16788-57-1
황산 마그네슘천진 Kemiou 화학 시약 Co., Ltd.10034-99-8
메탄올Tianjin Kemiou 화학 시약 Co., Ltd.67-56-1
NaOH알라딘 시약(상하이) Co., Ltd.1310-73-2
NH4NO3Sinopharm Group 화학 시약 Co., Ltd.6484-52-2
o-디클로로벤젠Tianjin Fuyu Fine Chemical Co., Ltd.95-50-1
o-dicyanobenzeneSinopharm Group 화학 시약 Co., Ltd.91-15-6
주사 전자 현미경 JEOLJSM-6390
트리클로로메탄톈진 Kemiou 화학 시약 Co., Ltd.67-66-3
자외선 가시광선 분광 광도계ShimadzuUV-3600
X선 회절계RigakuD/max-IIIA

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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).

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