磷酸银(Ag₃PO₄)是一种量子效率极高的可见光光催化剂,但其严重的光腐蚀和易团聚问题限制了其实际应用。将Ag₃PO₄与其它半导体复合构建Z型异质结,并用载体分散,是解决这些问题的有效方法。天然凹凸棒石(ATP)是一维纳米棒状粘土矿物,具有高比表面积和丰富的表面硅羟基,是理想的光催化剂载体。碳量子点(CQDs)不仅具有优异的上转换荧光特性,还能作为优良的电子传输介质。
本研究在ATP纳米棒上原位沉积了Ag₃PO₄纳米颗粒,并通过静电作用将CQDs负载于其上,构建了CQDs/Ag₃PO₄/ATP Z型异质结。ATP载体分散并稳定了Ag₃PO₄,增强了材料对四环素(TC)的吸附;CQDs作为固态电子介质,桥接在Ag₃PO₄和ATP界面上,促进了Z型电荷转移。CQDs的上转换荧光将>500nm的光转换为<450nm的光,间接拓宽了光吸收范围。
在可见光照射下,该三元复合催化剂对TC的降解速率常数是纯Ag₃PO₄的18倍。在5次循环使用后,其催化活性仅下降约12%,Ag⁺的溶出浓度被有效抑制(<0.1mg/L)。自由基捕获和ESR实验表明,h⁺和·O₂⁻是降解TC的主要活性物种。该研究通过将天然粘土载体、高效可见光催化剂和多功能碳量子点进行三元复合,成功构建了兼具高活性、高稳定性和高吸附能力的光催化体系。