石墨烯S掺杂TiO2高效光催化降解罗红霉素的研究

本研究论文聚焦于石墨烯基S掺杂二氧化钛（S-TiO2）在光催化降解抗生素罗红霉素方面的应用。研究人员首先采用湿法制备S-TiO2，通过将硫脲与特定比例的二氧化钛进行煅烧，实现S元素的有效掺杂。接着，他们将这种S掺杂的TiO2负载到石墨烯（RGO）表面，形成高效的光催化剂——石墨烯负载S掺杂二氧化钛（S-TiO2-RGO）。利用先进的表征技术，如透射电镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线荧光衍射（XRD）和紫外可见漫散射光谱（UV-Vis），对S-TiO2-RGO的结构进行了详尽分析。 实验结果显示，在可见光条件下，使用氙灯作为光源，当光催化剂的投加量达到500毫克/升，废水的pH值为4.0，反应时间长达210分钟时，初始浓度为100毫克/升的罗红霉素降解率可高达91.6%。这表明S-TiO2-RGO具有显著的光催化活性和选择性，对于抗生素的分解效果非常显著。 为了深入理解光催化机制，研究者还探讨了S-TiO2-RGO催化过程中空穴和羟基自由基（·OH）的作用。空穴和·OH是光催化降解过程中的关键活性物种，它们能够捕获并分解有机污染物，包括罗红霉素。通过对这些活性物种的调控和捕获剂的添加，研究人员揭示了S-TiO2-RGO光催化过程中这些反应中心的作用，为优化光催化剂性能提供了理论依据。 这项研究不仅展示了S-TiO2-RGO在罗红霉素废水处理中的应用潜力，也为理解和改进光催化材料在抗生素降解中的作用提供了有价值的信息。此外，它还强调了在实际应用中如何控制反应条件以提高光催化效率，这对于环保领域尤其是抗生素污染废水处理具有重要意义。