Citation: Di Li, Weidong Shi. Recent developments in visible-light photocatalytic degradation of antibiotics[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2016, 37(6): 792-799. doi: 10.1016/S1872-2067(15)61054-3
可见光光催化降解抗生素研究进展
离子掺杂改性宽带隙半导体是开发高效可见光光催化剂的常用方法. 通过过渡金属离子或非金属离子掺杂改性, 可以使传统的 TiO2和SrTiO3 等紫外光催化剂吸收带边发生红移, 响应可见光, 从而显著提高可见光下光催化剂降解抗生素的效率. 然而必须注意的是, 掺杂的金属离子本身会成为电子-空穴复合点位, 因此, 过量的掺杂金属或非金属离子可能会降低其光催化活性. 考虑到单一半导体材料在光催化反应中存在的光生载流子容易复合、可见光利用率低等问题, 构建异质结构复合光催化体系, 通过不同半导体之间的协同作用, 促进光生电荷的分离与转移, 是获得高效光催化体系的重要策略之一. 典型的 II 型异质结光催化剂, 当不同的半导体紧密接触时, 由于异质结两侧能带等性质的不同会形成空间电势差, 从而有利于光生载流子的分离, 光催化效率提高. 作为一种复合光催化体系, 表面等离子体共振增强型光催化体系近年来引起了国内外学者的广泛关注. Ag, Au和Pd 金属纳米粒子在吸收光后其表面发生等离共振, 随后等离子体发生衰减, 把聚集的能量转移到半导体材料的导带. 这个过程产生的高能电子 (热电子), 逃离贵金属纳米粒子而被与其接触的半导体收集, 从而形成金属-半导体肖特基接触. 形成的肖特基结可以显著提高光催化的光生电荷分离效率, 从而提高光催化降解抗生素活性.
目前, 与传统物化法/生化法相比, 光催化技术用于处理抗生素废水具有十分明显的技术优势, 在水处理方面有着很好的应用前景. 针对目前光催化体系存在的光生载流子容易复合的巨大挑战, 今后, 构筑高效复合光催化体系 (例如石墨烯基二维复合光催化剂在光生电荷分离、太阳光利用率等方面已展现出较好的综合性能) 将成为高效光催化降解抗生素催化剂研发的重要方向之一.
English
Recent developments in visible-light photocatalytic degradation of antibiotics
-
-
[1] D. W. Graham, S. Olivares-Rieumont, C. W. Knapp, L. Lima, D. Werner, E. Bowen, Environ. Sci. Technol., 2011, 45, 418-424.
-
[2] D. J. Dire, M. Coppola, D. A. Dwyer, J. J. Lorette, J. L. Karr, Acad. Emerg. Med., 1995, 2, 4-10.
-
[3] K. Kümmerer, Chemosphere, 2009, 75, 417-434.
-
[4] Q. Sui, X. Q. Cao, S. G. Lu, W. T. Zhao, Z. F. Qiu, G. Yu, Emerg. Contam., 2015, 1, 14-24.
-
[5] N. Dorival-García, A. Zafra-Gómez, A. Navalón, J. González-López, E. Hontoria, J. L. Vílchez, J. Environ. Manage, 2013, 120, 75-83.
-
[6] A. Białk-Bielińska, S. Stolte, M. Matzke, A. Fabiańska, J. Maszkowska, M. Kołodziejska, B. Liberek, P. Stepnowski, J. Kumirska, J. Hazard. Mater., 2012, 221-222, 264-274.
-
[7] J. Jeong, W. H. Song, W. J. Cooper, J. Jung, J. Greaves, Chemosphere, 2010, 78, 533-540.
-
[8] S. F. Yang, C. F. Lin, A. Y. C. Lin, P. K. A. Hong, Water Res., 2011, 45, 3389-3397.
-
[9] Y. Gao, Y. Li, L. Zhang, H. Huang, J. J. Hu, S. M. Shah, X. G. Su, J. Colloid Interf. Sci., 2012, 368, 540-546.
-
[10] P. X. Liu, H. M. Zhang, Y. J. Feng, F. L. Yang, J. P. Zhang, Chem. Eng. J., 2014, 240, 211-220.
-
[11] S. S. Boxi, S. Paria, RSC Adv., 2015, 5, 37657-37668.
-
[12] H. S. Kushwaha, A. Halder, D. Jain, R. Vaish, J. Electron. Mater., 2015, 44, 4334-4342.
-
[13] A. Fujishima, K. Honda, Nature, 1972, 238, 37-38.
-
[14] N. Satoh, T. Nakashima, K. Kamikura, K. Yamamoto, Nat. Nanotechnol., 2008, 3, 106-111.
-
[15] H. G. Yang, C. H. Sun, S. Z. Qiao, J. Zou, G. Liu, S. C. Smith, H. M. Cheng, G. Q. Lu, Nature, 2008, 453, 638-641.
-
[16] T. R. Gordon, M. Cargnello, T. Paik, F. Mangolini, R. T. Weber, P. Fornasiero, C. B. Murray, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 6751-6761.
-
[17] Y. J. Xie, X. Zhang, P. J. Ma, Z. J. Wu, L. Y. Piao, Nano Res., 2015, 8, 2092-2101.
-
[18] M. Pelaez, N. T. Nolan, S. C. Pillai, M. K. Seery, P. Falaras, A. G. Kontos, P. S. M. Dunlop, J. W. J. Hamilton, J. A. Byrne, K. O'Shea, M. H. Entezari, D. D. Dionysiou, Appl. Catal. B, 2012, 125, 331-349.
-
[19] Z. G. Xiong, X. S. Zhao, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 5754-5757.
-
[20] R. Asahi, T. Morikawa, T. Ohwaki, K. Aoki, Y. Taga, Science, 2001, 293, 269-271.
-
[21] G. Liu, Y. N. Zhao, C. H. Sun, F. Li, G. Q. Lu, H. M. Cheng, Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 120, 4592-4596.
-
[22] Y. Peng, L. Shang, Y. T. Cao, Q. Wang, Y. F. Zhao, C. Zhou, T. Bian, L. Z. Wu, C. H. Tung, T. R. Zhang, Appl. Surf. Sci., 2015, 358, 485-490.
-
[23] Y. Peng, L. Shang, Y. T. Cao, G. I. N. Waterhouse, C. Zhou, T. Bian, L. Z. Wu, C. H. Tung, T. R. Zhang, Chem. Commun., 2015, 51, 12556-12559.
-
[24] J. T. Li, S. K. Cushing, P. Zheng, T. Senty, F. K. Meng, A. D. Bristow, A. Manivannan, N. Q. Wu, J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 8438-8449.
-
[25] T. Bian, L. Shang, H. J. Yu, M. T. Perez, L. Z. Wu, C. H. Tung, Z. H. Nie, Z. Y. Tang, T. R. Zhang, Adv. Mater., 2014, 26, 5613-5618.
-
[26] C. Zhou, Y. F. Zhao, L. Shang, Y. H. Cao, L. Z. Wu, C. H. Tung, T. R. Zhang, Chem. Commun., 2014, 50, 9554-9556.
-
[27] H. L. Wang, L. S. Zhang, Z. G. Chen, J. Q. Hu, S. J. Li, Z. H. Wang, J. S. Liu, X. C. Wang, Chem. Soc. Rev., 2014, 43, 5234-5244.
-
[28] M. R. Hoffmann, S. T. Martin, W. Choi, D. W. Bahnemannt, Chem. Rev., 1995, 95, 69-96.
-
[29] V. Keller, P. Bernhardt, F. Garin, J. Catal., 2003, 215, 129-138.
-
[30] J. Di, J. X. Xia, Y. P. Ge, H. P. Li, H. Y. Ji, H. Xu, Q. Zhang, H. M. Li, M. N. Li, Appl. Catal. B, 2015, 168-169, 51-61.
-
[31] E. Topkaya, M. Konyar, H. C. Yatmaz, K. Öztürk, J. Colloid Interf. Sci., 2014, 430, 6-11.
-
[32] M. Ni, M. K. H. Leung, D. Y. C. Leung, K. Sumathy, Renew. Sust. Energ. Rev., 2007, 11, 401-425.
-
[33] W. Choi, A. Termin, M. R. Hoffmann, J. Phys. Chem., 1994, 98, 13669-13679.
-
[34] J. Zhao, B. H. Yao, Q. He, T. Zhang, J. Hazard. Mater., 2012, 229-230, 151-158.
-
[35] P. Li, C. B. Liu, G. L. Wu, Y. Heng, S. Lin, A. Ren, K. H. Lv, L. S. Xiao, W. D. Shi, RSC Adv., 2014, 4, 47615-47624.
-
[36] F. P. Cai, Y. B. Tang, F. Y. Chen, Y. Yan, W. D. Shi, RSC Adv., 2015, 5, 21290-21296.
-
[37] V. Vaiano, O. Sacco, D. Sannino, P. Ciambelli, Chem. Eng. J., 2015, 261, 3-8.
-
[38] M. J. Chen, W. Chu, J. Hazard. Mater., 2012, 219-220, 183-189.
-
[39] P. H. Wang, P. S. Yap, T. T. Lim, Appl. Catal. A, 2011, 399, 252-261.
-
[40] M. J. Chen, W. Chu, Ind. Eng. Chem. Res., 2012, 51, 4887-4893.
-
[41] D. Sánchez-Martínez, D. B. Hernández-Uresti, L. M. Torres-Martinez, S. Mejia-Rosales, Res. Chem. Intermed., 2015, 41, 8839-8854.
-
[42] D. He, Y. B. Sun, S. B. Li, J. W. Feng, J. Chem. Technol. Biotechnol., 2015, 90, 2249-2256.
-
[43] Z. H. Xue, T. Wang, B. D. Chen, T. Malkoske, S. L. Yu, Y. L. Tang, Materials, 2015, 8, 6360-6378.
-
[44] S. M. Sun, W. Z. Wang, RSC Adv., 2014, 4, 47136-47152.
-
[45] X. Xiao, R. P. Hu, C. Liu, C. L. Xing, X. X. Zuo, J. M. Nan, L. S. Wang, Chem. Eng. J., 2013, 225, 790-797.
-
[46] M. M. Wu, D. B. Xu, B. F. Luo, H. Q. Shen, C. Wang, W. D. Shi, Mater. Lett., 2015, 161, 45-48.
-
[47] J. Liu, G. K. Zhang, J. C. Yu, Y. D. Guo, Dalton Trans., 2013, 42, 5092-5099.
-
[48] J. H. Jiang, W. Q. Fan, X. Zhang, H. Y. Bai, Y. Liu, S. Huang, B. D. Mao, S. L. Yuan, C. B. Liu, W. D. Shi, New J. Chem., 2016, 40, 538-544.
-
[49] M. M. Wu, C. Wang, Y. Zhao, L. S. Xiao, C. Zhang, X. Q. Yu, B. F. Luo, B. Hu, W. Q. Fan, W. D. Shi, CrystEngComm, 2015, 17, 2336-2345.
-
[50] F. T. Li, Q. Wang, X. J. Wang, B. Li, Y. J. Hao, R. H. Liu, D. S. Zhao, Appl. Catal. B, 2014, 150-151, 574-584.
-
[51] S. J. A. Moniz, S. A. Shevlin, D. J. Martin, Z. X. Guo, J. W. Tang, Energy Environ. Sci., 2015, 8, 731-759.
-
[52] Y. Feng, X. Yan, C. B. Liu, Y. Z. Hong, L. Zhu, M. J. Zhou, W. D. Shi, Appl. Surf. Sci., 2015, 353, 87-94.
-
[53] X. C. Wang, K. Maeda, A. Thomas, K. Takanabe, G. Xin, J. M. Carlsson, K. Domen, M. Antonietti, Nat. Mater., 2009, 8, 76-80.
-
[54] D. L. Jiang, J. Li, C. S. Xing, Z. Y. Zhang, S. C. Meng, M. Chen, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 19234-19242.
-
[55] Z. Y. Zhang, D. L. Jiang, D. Li, M. Q. He, M. Chen, Appl. Catal. B, 2016, 183, 113-123.
-
[56] F. F. Shi, L. L. Chen, M. Chen, D. L. Jiang, Chem. Commun., 2015, 51, 17144-17147.
-
[57] Y. Z. Hong, Y. H. Jiang, C. S. Li, W. Q. Fan, X. Yan, M. Yan, W. D. Shi, Appl. Catal. B, 2016, 180, 663-673.
-
[58] C. J. Song, M. S. Fan, B. Hu, T. J. Chen, L. P. Wang, W. D. Shi, CrystEngComm, 2015, 17, 4575-4583.
-
[59] S. Azimi, A. Nezamzadeh-Ejhieh, J. Mol. Cata.l A, 2015, 408, 152-160.
-
[60] A. Ren, C. B. Liu, Y. Z. Hong, W. D. Shi, S. Lin, P. Li, Chem. Eng. J., 2014, 258, 301-308.
-
[61] F. Dong, Z. W. Zhao, Y. J. Sun, Y. X. Zhang, S. Yan, Z. B. Wu, Environ. Sci. Technol., 2015, 49, 12432-12440.
-
[62] S. Linic, P. Christopher, D. B. Ingram, Nat. Mater., 2011, 10, 911-921.
-
[63] W. B. Hou, S. B. Cronin, Adv. Funct. Mater., 2013, 23, 1612-1619.
-
[64] H. Q. Wang, Z. F. Ye, C. Liu, J. Z. Li, M. J. Zhou, Q. F. Guan, P. Lv, P. W. Huo, Y. S. Yan, Appl. Surf. Sci., 2015, 353, 391-399.
-
[65] X. Y. Li, L. P. Wang, D. B. Xu, J. C. Lin, P. Li, S. Lin, W. D. Shi, CrystEngComm, 2015, 17, 2421-2428.
-
[66] D. B. Xu, K. L. Liu, W. D. Shi, M. Chen, B. F. Luo, L. S. Xiao, W. Gu, Ceram. Int., 2015, 41, 4444-4451.
-
[67] B. F. Luo, D. B. Xu, D. Li, G. L. Wu, M. M. Wu, W. D. Shi, M. Chen, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 17061-17069.
-
[68] X. Yan, X. Y. Wang, W. Gu, M. M. Wu, Y. Yan, B. Hu, G. B. Che, D. L. Han, J. H. Yang, W. Q. Fan, W. D. Shi, Appl. Catal. B, 2015, 164, 297-304.
-
[69] J. J. Xue, S. S. Ma, Y. M. Zhou, Z. W. Zhang, M. He, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 9630-9637.
-
[70] Y. F. Tang, X. L. Liu, C. C. Ma, M. J. Zhou, P. W. Huo, L. B. Yu, J. M. Pan, W. D. Shi, Y. S. Yan, New J. Chem., 2015, 39, 5150-5160.
-
[71] J. J. Xue, S. S. Ma, Y. M. Zhou, Q. L. Wang, RSC Adv., 2015, 5, 88249-88257.
-
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 0
- 文章访问数: 736
- HTML全文浏览量: 105

下载: