Improved performance of photosynthetic H2O2 and photodegradation by K-, P-, O-, and S-co-doped g-C3N4 with enhanced charge transfer ability under visible light

光降解 光催化 可见光谱 电子顺磁共振 兴奋剂 石墨氮化碳 光电流 光化学 光致发光 化学 材料科学 催化作用 光电子学 有机化学 核磁共振 物理
作者
Lang Deng,Jingjing Sun,Jing Sun,Zuankai Wang,Tingting Shen,Rusong Zhao,Yiyao Zhang,Baolin Wang
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:597: 153586-153586 被引量:41
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2022.153586
摘要

Elemental doping can modulate the electronic and molecular structure of g-C3N4 to improve its photocatalytic properties. In this study, potassium (K), phosphorus (P), oxygen (O), and sulfur (S) were doped into the g-C3N4 photocatalyst (K, P, O, S/g-C3N4), and the four-element doped photocatalyst was successfully prepared. UV–vis diffuse reflection spectroscopy, photoluminescence, and transient photocurrent revealed that the co-doping of g-C3N4 with K, P, O and S broadens the visible response and accelerates the transfer of photogenerated charges. Under visible light irradiation, the H2O2 concentration produced with K, P, O, S/g-C3N4 was 12.85 times higher than that with g-C3N4. Moreover, tetracycline (TC) can be effectively degraded by the photocatalyst in surface water. The degradation pathway of TC and the molecular structures of 12 intermediates were analyzed by liquid chromatography-mass spectrometry. The superoxide radical (·O2−) trapping-electron spin resonance (ESR) technique confirmed that ·O2− is the main active species in the system. Therefore, the four-element doping strategy adopted in this research proved the feasibility of increasing the amount of H2O2 produced and degrading the antibiotics in natural water under visible light.
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