DOI:10.1016/j.cej.2020.126165
制藥廢水對生態環境和人類健康構成了嚴重的威脅。半導體光催化劑已成為降解藥物污染物的潛在候選材料。構建高效、穩定和可循環利用的Z型光催化劑是一項非常吸引人且極具挑戰性的任務，其性能優于單組分或經廣泛研究的異質結光催化劑。在本文中，研究者報告了一種高效、穩定且可循環利用的可見光驅動（VLD）Bi2WO6/Ta3N5 Z型異質結，其具有緊湊的界面接觸，由靜電紡絲-煅燒-溶劑熱法制備而成，在Ta3N5納米纖維表面原位、致密、垂直生長了大量的Bi2WO6納米片。與原始Bi2WO6、Ta3N5或Bi2WO6和Ta3N5的混合物相比，所制備的Z型Bi2WO6/Ta3N5異質結顯示出顯著增強的VLD催化活性。尤其，Bi2WO6/Ta3N5（1.0Bi-Ta）在去除鹽酸四環素（TC）和環丙沙星（CIP）方面表現出最高的光催化性能，分別實現了約86.7％和81.1％的降解效率。其優異的光催化性能歸因于Z-型異質結構的獨特核-殼結構，該結構實現了組分之間緊密的界面接觸，從而有效分離了光激發載流子，顯示出較強的可見光吸收能力，并且具有光激發空穴的強氧化能力和光激發電子的高還原能力。捕獲實驗與電子自旋共振（ESR）分析相結合驗證了光誘導空穴（h+）、超氧自由基（?O2-–）和羥基自由基（?OH）在Bi2WO6/Ta3N5光催化系統中的主要作用。值得注意的是，實驗證明Bi2WO6/Ta3N5與污染物之間的直接接觸對于污染物的有效降解非常重要。而且，Bi2WO6/Ta3N5具有易于回收的特性和優異的耐久性。因此，本研究表明Bi2WO6/Ta3N5在處理有害藥物污染物方面具有廣闊的前景。
圖1.Bi2WO6/Ta3N5 Z型異質結納米纖維的合成示意圖。
圖2.Ta3N5、Bi2WO6和Bi2WO6/Ta3N5異質結（0.5Bi-Ta，1.0Bi-Ta和2.0Bi-Ta）的XRD圖譜。
圖3.（a）XPS全掃描光譜；1.0Bi-Ta、Bi2WO6和Ta3N5的（b）Ta 4f、（c）N 1s、（d）Bi 4f、（e）W 4f和（f）O 1s的高分辨率光譜。
圖4.0.5Bi-Ta（a，b）、1.0Bi-Ta（c，d，g）和2.0Bi-Ta（e，f）的SEM圖像；1.0Bi-Ta（h）的EDS光譜。
圖5.1.0Bi-Ta的TEM（a-c）和HR-TEM（d）圖像。
圖6.（a）Ta3N5、Bi2WO6和Bi2WO6/Ta3N5異質結（0.5Bi-Ta，1.0Bi-Ta和2.0Bi-Ta）的紫外-可見DRS；（b）Ta3N5和Bi2WO6的Tauc圖；（c）Ta3N5和Bi2WO6的VB-XPS光譜；（d）Ta3N5和Bi2WO6的能帶圖。
圖7.Ta3N5、Bi2WO6和Bi2WO6/Ta3N5異質結（0.5Bi-Ta，1.0Bi-Ta和2.0Bi-Ta）的PL光譜（a）、EIS光譜（b）和TPR光譜（b）。
圖8.在VL下，各種樣品上鹽酸四環素（20 mg/L，100 mL）的光降解（a）和相應的速率常數（b）。
圖9.在VL下，各種樣品對CIP（20 mg/L）的光催化降解。
圖10.（a）在VL照射120分鐘后，Ta3N5、Bi2WO6和1.0Bi-Ta異質結對鹽酸四環素（TC）的有機碳總量（TOC）去除率；（b）用1.0Bi-Ta分解TC的循環試驗。
圖11.Bi2WO6（a）和1.0Bi-Ta（b）的自由基捕獲實驗，Bi2WO6和1.0Bi-Ta對DMPO-?O2-（c）和DMPO-?OH（d）的ESR信號。
圖12.（a）配備有透析袋作為分離系統的光反應器的示意圖，（b）外部系統處于不同條件時透析袋內外TC的百分比（空白：不含VL照射的Bi2WO6/Ta3N5；含VL照射的Bi2WO6/Ta3N5）。
圖13.Z型Bi2WO6/Ta3N5異質結光催化劑的光催化機理。
