随着人类社会的快速发展，环境污染问题日益严重，其中抗生素残留对生态环境和人体健康构成了严重威胁。传统的抗生素降解方法如生物处理和化学氧化存在效率低、二次污染等缺陷。江苏大学和湖南大学的研究团队在《Industrial & Engineering Chemistry Research》上发表了一项创新研究，采用焦耳加热法构建h-BN/CdS非经典异质结，展示出在抗生素废水处理中的显著效果，突破了传统光催化剂的性能瓶颈。
2024年11月1日，江苏大学逯子扬教授与湖南大学陈皓教授等在国际期刊《Industrial & Engineering Chemistry Research》上发表了题为“Construction of Nonclassical Type-I Heterojunction for Efficient Photodegrading Tetracycline”的论文。该研究通过焦耳加热快速制备的h-BN/CdS非经典Type-I异质结，在可见光下对四环素（TC）的降解率高达84.78%。研究揭示了该异质结在光生电子-空穴分离方面的独特机制，为环保领域的应用提供了创新思路。
创新的Type-I异质结结构：构建了h-BN/CdS非经典异质结，优化了光生电子-空穴对的分离效果。
显著的抗生素降解效率：在可见光下对四环素的降解率高达84.78%，远超传统单一材料。
焦耳加热制备工艺：利用焦耳加热技术，快速制备异质结，过程高效可控。
深入的机理研究：DFT计算结合多种光电性能分析，揭示了异质结的电荷迁移与光催化性能。
应用潜力：该异质结展现了优异的循环使用效果，适用于抗生素废水的高效处理。
h-BN/CdS异质结的制备过程和表征
图1a：展示焦耳加热法制备h-BN/CdS异质结的步骤图，包括从h-BN薄膜的制备到CdS沉积的全过程。
图1b-c：显示XRD和FT-IR光谱图，验证h-BN和CdS的存在及纯度，体现异质结的高结晶度和化学结合特性。
微观结构与元素分布
图2a：HRTEM图像显示h-BN和CdS晶格条纹和界面接触，有助于理解光生电子-空穴分离的结构优势。
图2b：元素分布图，展示B、N、Cd、S元素的均匀分布，确保结构稳定性。
图2c-f：进一步通过拉曼光谱、XPS等手段确认特征峰和元素间相互作用。
光催化性能
图3a-f：不同条件下的TC降解效率图，揭示h-BN/CdS异质结的光催化能力、反应动力学、pH适应性和曝气条件的影响，为实际应用提供参考。
不同水质环境中的光催化应用和稳定性
图4a-b：展示h-BN/CdS异质结在去离子水、自来水及污水条件下的降解效果及其循环稳定性。
DFT计算与电子转移过程
图5a-c：通过DFT计算揭示了h-BN/CdS的能带结构、电子转移机制，帮助理解Type-I非经典异质结的形成。
光电化学性能与自由基作用
图6a-i：展示光电流密度、自由基捕获实验等结果，验证光生电子迁移能力与主要活性物种，进一步证明其光催化效果。
光催化降解机理
图7：展示TC在h-BN/CdS异质结上的光催化降解路径，从电子-空穴分离到O₂⁻和h⁺参与的降解过程。
通过焦耳加热法制备的新型h-BN/CdS非经典Type-I异质结表现出卓越的抗生素降解能力。这项研究成果不仅为抗生素废水处理提供了高效解决方案，还为环保催化剂设计带来了新的思路。未来，该材料有望进一步优化，用于更广泛的污染物处理应用。
深圳中科精研——焦耳高温热冲击设备的领先制造商
深圳中科精研科技有限公司专注于超快高温焦耳热冲击技术与智能化实验室解决方案的研发和生产。公司提供多种焦耳加热装置，包括标准版、高通量版和全自动版，广泛应用于材料科学、能源催化等领域。其设备具备快速升温、精确控温和高效能量利用等特点，为科研工作者提供了强有力的支持。
欢迎关注我们的公众号或访问官方网站（https://www.zhongkejingyan.com.cn/），深入了解中科精研在电催化技术上的前沿应用。
如果您对设备有兴趣，欢迎联系张老师：13121391941
