Fotocatalisador em esquema Z Ag3PO4/g-C3N4: Caracterização, espécies ativas, caminhos de reação e mecanismos para remoção aprimorada de paracetamol

Resumo A remoção fotocatalítica de contaminantes orgânicos traço induzida por luz visível é uma das tecnologias mais importantes de controle da qualidade da água. No entanto, a atividade da reação do fotocatalisador é difícil de regular e o mecanismo do sistema não foi esclarecido. Neste estudo, um fotocatalisador em esquema Z de Ag3PO4/g-C3N4 (AP/CN) de tamanho nanométrico com uma estrutura mesoporosa foi preparado através de precipitação química in-situ. O material compósito 50%AP/CN (p/p = 1:1) exibiu um alto limite de absorção de luz visível (λ ≤ 558 nm), uma faixa de banda estreita (Eg = 2.54 eV) e uma forte resposta de fotocorrente transiente. O desempenho fotocatalítico do 50%AP/CN foi sistematicamente investigado sob diferentes fatores de influência. No sistema otimizado, a taxa de remoção fotocatalítica de paracetamol (ACT) traço superou 80% em 30 minutos. As espécies ativas foram dinamicamente rastreadas através de experimentos de inibição, análise de ressonância de spin eletrônico e experimentos com sonda. O ânion superóxido (·O2−) foi identificado como uma ponte na conversão entre dióxido de oxigênio (O2) e oxigênio singlete (1O2), melhorando a separação de fotoelétrons (e−) e vacâncias (h+). Embora os hidroperóxidos, a polimerização oxidativa e a humificação de ACT induzidas por 1O2 cumpram a estratégia de 'duplo carbono', elas competem com a mineralização de orgânicos induzida por h+. Essas novas percepções sobre o sistema fotocatalítico à base de fosfato de prata podem promover a reformulação de tecnologia de baixo carbono.