[2025 CJC] Systematic assessment of emerging contaminants elimination using an S-scheme Mn0.5Cd0.5S/In2S3 photocatalyst: Degradation pathways, toxicity evaluation and mechanistic analysis
writer：Yating Ai, Sónia. Carabineiro, Xianqiang Xiong, Huayue Zhu, Qi Wang, Bo Weng
keywords：S-scheme heterojunction Mn0.5Cd0.5S/In2S3 Antibiotic degradation Biotoxicity Reaction mechanism
source：期刊
specific source：Chinese Journal of Catalysis 75 (2025) 147–163
Issue time：2025年
本文設(shè)計并制備了一種新型的S型Mn0.5Cd0.5S/In2S3 (MCS/IS)異質(zhì)結(jié)光催化劑, 用于高效降解抗生素污染物, 重點考察了其對鹽酸四環(huán)素(TCH)的去除效果。實驗結(jié)果表明, 優(yōu)化的MCS/IS光催化劑在可見光下表現(xiàn)出卓越的光催化活性, 對 TCH的降解率顯著提升, 并展現(xiàn)出優(yōu)異的抗無機陰離子干擾能力。此外, 基于MCS/IS膜的連續(xù)流廢水處理系統(tǒng)在長期運行中表現(xiàn)出出色的穩(wěn)定性, 為實際廢水處理提供了可行的技術(shù)方案。通過響應(yīng)面方法和Fukui函數(shù)分析, 系統(tǒng)研究了反應(yīng)條件 (如催化劑用量、水體類型和污染物種類等)對光催化降解速率的影響, 并揭示了TCH降解的主要路徑及關(guān)鍵中間產(chǎn)物。毒性評估結(jié)果表明, 經(jīng)過MCS/IS光催化處理的出水對環(huán)境安全無顯著危害。進(jìn)一步的機理研究表明, MCS/IS光催化劑中的S 型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)有效促進(jìn)了光生電子-空穴對的分離, 同時保留了強氧化性空穴和高還原性電子, 從而顯著提升了光催化性能。綜上, 本研究不僅為高效光催化劑的設(shè)計與合成提供了新思路, 還通過系統(tǒng)的降解路徑解析、毒性評估及機理研究, 為光催化技術(shù)在環(huán)境治理中的應(yīng)用奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。