DOI:10.1016/j.cej.2020.126165

制药废水对生态环境和人类健康构成了严重的威胁。半导体光催化剂已成为降解药物污染物的潜在候选材料。构建高效、稳定和可循环利用的Z型光催化剂是一项非常吸引人且极具挑战性的任务，其性能优于单组分或经广泛研究的异质结光催化剂。在本文中，研究者报告了一种高效、稳定且可循环利用的可见光驱动（VLD）Bi2WO6/Ta3N5 Z型异质结，其具有紧凑的界面接触，由静电纺丝-煅烧-溶剂热法制备而成，在Ta3N5纳米纤维表面原位、致密、垂直生长了大量的Bi2WO6纳米片。与原始Bi2WO6、Ta3N5或Bi2WO6和Ta3N5的混合物相比，所制备的Z型Bi2WO6/Ta3N5异质结显示出显著增强的VLD催化活性。尤其，Bi2WO6/Ta3N5（1.0Bi-Ta）在去除盐酸四环素（TC）和环丙沙星（CIP）方面表现出最高的光催化性能，分别实现了约86.7％和81.1％的降解效率。其优异的光催化性能归因于Z-型异质结构的独特核-壳结构，该结构实现了组分之间紧密的界面接触，从而有效分离了光激发载流子，显示出较强的可见光吸收能力，并且具有光激发空穴的强氧化能力和光激发电子的高还原能力。捕获实验与电子自旋共振（ESR）分析相结合验证了光诱导空穴（h+）、超氧自由基（•O2-–）和羟基自由基（•OH）在Bi2WO6/Ta3N5光催化系统中的主要作用。值得注意的是，实验证明Bi2WO6/Ta3N5与污染物之间的直接接触对于污染物的有效降解非常重要。而且，Bi2WO6/Ta3N5具有易于回收的特性和优异的耐久性。因此，本研究表明Bi2WO6/Ta3N5在处理有害药物污染物方面具有广阔的前景。

图1.Bi2WO6/Ta3N5 Z型异质结纳米纤维的合成示意图。

图2.Ta3N5、Bi2WO6和Bi2WO6/Ta3N5异质结（0.5Bi-Ta，1.0Bi-Ta和2.0Bi-Ta）的XRD图谱。

图3.（a）XPS全扫描光谱；1.0Bi-Ta、Bi2WO6和Ta3N5的（b）Ta 4f、（c）N 1s、（d）Bi 4f、（e）W 4f和（f）O 1s的高分辨率光谱。

图4.0.5Bi-Ta（a，b）、1.0Bi-Ta（c，d，g）和2.0Bi-Ta（e，f）的SEM图像；1.0Bi-Ta（h）的EDS光谱。

图5.1.0Bi-Ta的TEM（a-c）和HR-TEM（d）图像。

图6.（a）Ta3N5、Bi2WO6和Bi2WO6/Ta3N5异质结（0.5Bi-Ta，1.0Bi-Ta和2.0Bi-Ta）的紫外-可见DRS；（b）Ta3N5和Bi2WO6的Tauc图；（c）Ta3N5和Bi2WO6的VB-XPS光谱；（d）Ta3N5和Bi2WO6的能带图。

图7.Ta3N5、Bi2WO6和Bi2WO6/Ta3N5异质结（0.5Bi-Ta，1.0Bi-Ta和2.0Bi-Ta）的PL光谱（a）、EIS光谱（b）和TPR光谱（b）。

图8.在VL下，各种样品上盐酸四环素（20 mg/L，100 mL）的光降解（a）和相应的速率常数（b）。

图9.在VL下，各种样品对CIP（20 mg/L）的光催化降解。

图10.（a）在VL照射120分钟后，Ta3N5、Bi2WO6和1.0Bi-Ta异质结对盐酸四环素（TC）的有机碳总量（TOC）去除率；（b）用1.0Bi-Ta分解TC的循环试验。

图11.Bi2WO6（a）和1.0Bi-Ta（b）的自由基捕获实验，Bi2WO6和1.0Bi-Ta对DMPO-•O2-（c）和DMPO-•OH（d）的ESR信号。

图12.（a）配备有透析袋作为分离系统的光反应器的示意图，（b）外部系统处于不同条件时透析袋内外TC的百分比（空白：不含VL照射的Bi2WO6/Ta3N5；含VL照射的Bi2WO6/Ta3N5）。

图13.Z型Bi2WO6/Ta3N5异质结光催化剂的光催化机理。