空气中的低浓度一氧化氮(NO)是主要的城市大气污染物之一。光催化氧化法是一种有前景的NO去除技术。g-C₃N₄是可见光光催化剂,但其光生电子-空穴复合率高,且氧化能力有限,往往将NO氧化为有毒的NO₂并累积,而非彻底氧化为无毒的NO₃⁻。以废弃生物质(如香蕉皮)为原料通过水热法合成的碳量子点(B-CQDs),不仅成本低廉、绿色环保,其表面天然富含的羟基、羧基等含氧官能团对NO及其氧化中间产物有良好的吸附能力。
将其与g-C₃N₄复合,可以利用B-CQDs的上转换荧光,将g-C₃N₄不能利用的长波长可见光转化,拓宽其光吸收范围;同时,B-CQDs作为电子接受体,能捕获g-C₃N₄的光生电子,促进电荷分离,被捕获的电子再进一步传递给吸附的O₂产生·O₂⁻等活性氧物种。此外,B-CQDs表面对NO₂的吸附,延长了其在催化剂表面的停留时间,使其有更多机会被进一步氧化为NO₃⁻,从而抑制了毒副产物NO₂的释放。
在可见光照射下,B-CQDs/g-C₃N₄对NO的去除效率是纯g-C₃N₄的4.5倍,且NO₂的生成量被大幅抑制。原位红外光谱揭示了NO在催化剂表面逐步氧化为NO₃⁻的路径。该研究不仅为废弃生物质的高值化利用提供了新途径,也为设计高效、安全、抑制毒副产物的可见光催化空气净化材料提供了新思路。该技术在工业废气治理和室内空气净化领域具有广阔的应用前景。
标签: