Construction of direct Z-scheme Bi5O7I/UiO-66-NH2 heterojunction photocatalysts for enhanced degradation of ciprofloxacin: Mechanism insight, pathway analysis and toxicity evaluation

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作者
Chen Zhao,Yang Li,Hong-Yu Chu,Xi Pan,Li Ling,Peng Wang,Huifen Fu,Chong‐Chen Wang,Zhihua Wang
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:419: 126466-126466 被引量:327
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.126466
摘要

Direct Z-scheme Bi5O7I/UiO-66-NH2 (denoted as BU-x) heterojunction photocatalysts were successfully constructed through ball-milling method. Photocatalytic activities of the as-prepared BU-x samples were determined by using a typical fluoroquinolone antibiotic, ciprofloxacin (CIP). All BU-x heterojunctions exhibited better CIP removal performances than that of pristine Bi5O7I and UiO-66-NH2 upon exposure to white light irradiation. In comparison, the heterojunction with UiO-66-NH2 content of 50 wt% (BU-5) showed excellent structural stability and the optimal adsorption-photodegradation efficiency for the CIP removal. The removal efficiency of CIP (10 mg/L) over BU-5 (0.75 g/L) achieved 96.1% within 120 min illumination. Meanwhile, the effect of photocatalyst dosage, pH and inorganic anions were systemically explored. Reactive species trapping experiments, electron spin resonance (ESR) signals, Mott-Schottky measurements and density functional theory (DFT) simulation revealed that the photo-generated holes (h+), hydroxyl radical (·OH) and superoxide radical (·O2–) played crucial roles in CIP degradation. This result can be ascribed to that the unique Z-scheme charge transfer configuration retained the excellent redox capacities of Bi5O7I and UiO-66-NH2. Meanwhile, the CIP degradation pathways and the toxicity of various intermediates were subsequently analyzed. This work provided a feasible idea for removing antibiotics by bismuth-rich bismuth oxyhalide/MOF-based heterostructured photocatalysts.
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