文献分享 | 青岛农业大学张广山教授团队CCL:可回收磁性CoFe2O4/BiOBr S型异质结高效光催化降解敌草隆

近日，青岛农业大学资源与环境学院张广山教授与四川大学杨春燕团队在Chinese Chemical Letters期刊上发表了题为“A magnetically recyclable CoFe₂O₄/BiOBr S-scheme heterojunction for efficient photocatalytic degradation of diuron: Performance, durability and mechanism exploration”的论文。本研究通过微波辅助共沉淀法制备了一种可回收的磁性CoFe₂O₄/BiOBr材料，用于光催化降解水中的敌草隆。自由基捕获实验、电化学测试及DFT计算结果表明，S型异质结的形成促进了电子转移和电荷分离。在可见光照射下，磁性CoFe₂O₄/BiOBr催化剂可在50分钟内实现99.9%的敌草隆去除率。此外，该体系在较宽的pH范围（3-9）内均能保持稳定的降解性能，可适应多种水体环境，有效去除多种污染物，并具有较强的抗离子干扰能力。通过磁回收，CoFe₂O₄/BiOBr在六次循环光催化后仍保持99%的高去除率，且离子浸出率极低（< 20 μg/L），证实了其优异的稳定性和耐久性。结合HPLC-QTOF-MS和DFT计算，敌草隆的降解途径主要包括脱氯羟基化、脱烷基化以及芳香环和侧链的羟基化。毒性分析表明，降解过程中生成的中间体毒性普遍低于敌草隆。本研究开发的磁性CoFe₂O₄/BiOBr S型异质结具有优异的光催化性能、高适用性、良好的稳定性和耐久性，为难降解污染物的去除提供了一种有效的磁性材料。

全球每年农药使用量约达370万吨，其中除草剂占比约50%。敌草隆作为一种苯脲类除草剂，具有溶解性低、稳定性高、渗透性强的特点，广泛用于农田杂草防治。然而，敌草隆可通过空气循环和灌溉径流进入土壤和水体，其生物毒性强且难以被生物降解，对生态环境造成持久影响，并可能对人类健康产生内分泌干扰、生殖毒性甚至致癌等风险。目前，日本、中国、巴西、美国等多国的河流、湖泊、地下水和近岸海域中均已检出敌草隆及其代谢产物。为应对这一严峻的环境问题，光催化氧化技术因其绿色环保、无需额外氧化剂等优势受到广泛关注。然而，该技术的实际应用仍需克服太阳能利用率低、催化剂难以回收等关键难题。因此，开发可见光驱动、可磁回收的高效光催化剂具有重要意义。