人类社会在工业发展进程中获益匪浅。然而，这些利益是以水及空气污染为代价进行交换的，在发展中国家，这些问题尤为突出。罗丹明B等染料及盐酸四环素等抗生素直接排放到水中，会扰乱生态系统的平衡，对人类健康造成不可逆转的危害。为了解决有毒污染物并实现绿色发展的目的，将吸附和光催化降解功能整合在一个单一结构中是应对这一挑战的有效策略。
西北师范大学化学化工学院王荣民教授团队，在前期对高分子诱导效应及高级氧化法处理废水的研究基础上，利用天然高分子壳聚糖（CS）的自组装和结构诱导作用，对溴氧化铋（BiOBr）的晶体结构及形态进行调节，开发了一种快速、高效的光催化剂，其有望作为一种造纸、医疗等工业废水的处理材料。
这种光催化剂采用简单的溶剂热法制备，CS充当着BiOBr结构和形态的诱导剂。首先，将Bi3+溶液滴入CS溶液中。由于CS侧链上-NH2、-OH对Bi3+的强络合作用，交联形成了Bi3+-CS微凝胶。随后加入Br-，最终得到自组装成菊花状的BiOBr微球（CLB0.45）。CS有效抑制了BiOBr中（001）和（102）晶面的生长，并同时诱导（110）晶面暴露。此外，传统板状的BiOBr在CS的诱导作用下转变为更薄更小的纳米片，并在溶剂热的作用下进一步自组装为菊花状微球。比表面积的大幅度增加，为吸附和光催化降解提供了更多的活性位点。
光催化剂自身活性的增强及对可见光的充分利用，使其对罗丹明B的降解效果成倍提升（99.7%，30 min），对盐酸四环素的降解也得到了增强（85.3%）。CLB0.45循环使用5次后，对染料的降解效果仍保持在90%以上，表明其活性具有优异的持久性。因此，利用天然高分子对半导体形貌及结构进行优化，是为治理水污染提供的一种新策略，在印染及医疗等废水处理中具有良好的应用前景。
论文信息
Synthesis of Chrysanthemum-Like BiOBr Microspheres by Structure Induction of Chitosan for Enhancing Photocatalytic Activity
Yuanze Geng, Zhancheng Zhang, Dr. Yaping Zhang, Peiyu Cao, Prof. Yufeng He, Prof. Rongmin Wang
ChemPhotoChem
DOI: 10.1002/cptc.202300135
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