利用蛋壳和贝壳基羟基磷灰石–TiO2复合材料对有机污染物进行选择性光催化矿化处理

《Scientific Reports》：Selective photocatalytic mineralization of organic pollutants using eggshell- and seashell-based hydroxyapatite–TiO2 composites

　　

摘要

本研究以废弃蛋壳和贝壳为钙源，合成了生物源羟基磷灰石（HAp）-TiO₂复合材料，并评估了其作为有机污染物降解可持续光催化剂的性能。所得的HAp基贝壳-TiO₂（HSST）和蛋壳-TiO₂（HEST）催化剂具有相似的晶体相和多孔结构，表明两者在结构上差异较小。在UVA光照下，这两种催化剂对BPA、BTA和MB的降解效率均超过90%；然而，HEST对CR的降解效率较低，约为80%。在矿物化行为方面存在显著差异：HEST对BPA、BTA和MB的总有机碳去除效果更佳，而HSST由于具有更强的染料吸附能力，对CR的矿物化效果更明显。活性氧（ROS）清除实验表明，¹O₂和O₂^•?是主要的氧化剂，OH•起次要作用。这两种复合材料在较宽的pH范围内均保持了稳定的降解性能，但其矿物化过程受到溶液pH值和污染物类型的影响，这些影响通过表面电荷效应、吸附-降解耦合以及活性氧动态机制体现出来。总体而言，HEST更有利于非染料污染物的矿物化，而HSST则通过增强吸附作用更有效地去除阴离子染料。本研究展示了一种将贝壳废弃物转化为定制光催化剂以实现可持续水净化的可扩展方法。