Z-型BiOCl/Sn-BDC异质结光催化剂高效可见光降解亮绿染料的机制研究与植物毒性评估

【编辑推荐】本研究通过水热法合成Z-型BiOCl/Sn-BDC异质结光催化剂（BS-x），BS-30在可见光下90分钟实现亮绿染料（BG）99.4%降解率，活性氧物种（O2•–、•OH、h+、1O2）主导降解路径。结合紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和莫特-肖特基分析证实Z-机制电荷转移，总有机碳（TOC）去除率达87.5%。质谱解析了羟基自由基介导的去甲基化和超氧自由基驱动的共轭发色团断裂两条降解路径，植物毒性评估显示生态风险极低。

　　

Highlight

一系列新型BiOCl/Sn-BDC异质结光催化剂（简称BS-x，x代表Sn-BDC质量百分比）通过简易水热法合成。BS-30在可见光下90分钟内实现亮绿染料（BG）99.4%的降解率，自由基捕获实验和电子自旋共振（ESR）证实超氧自由基（O₂^•–）、羟基自由基（•OH）、光生空穴（h⁺）和单线态氧（¹O₂）是降解的主要活性物种。

Morphology and microstructure

X射线衍射（XRD）显示（图1a），Sn-BDC在2θ=9.3°–39.1°区间呈现典型衍射峰，与模拟晶体结构高度匹配。BS-x复合材料中BiOCl的（001）晶面峰强度随Sn-BDC含量增加而减弱，表明二者成功复合。透射电镜（TEM）显示Sn-BDC纳米片紧密锚定在BiOCl表面，界面处晶格条纹清晰可见。

Conclusions

本研究设计的Z-型BiOCl/Sn-BDC异质结光催化剂通过增强可见光吸收和电荷分离效率，展现出卓越的BG降解性能。质谱实时监测揭示了羟基自由基介导的去甲基化和超氧自由基攻击共轭结构的双重降解路径，植物毒性实验证实该体系具有实际应用潜力。