FePc/WO3·H2O复合材料的制备及光芬顿降解污染物

采用水热法和机械搅拌法成功制备了酞菁铁(FePc)修饰的WO3·H2O复合材料(FePc/WO3·H2O，简称FPWH)。复合材料在光芬顿体系下对对乙酰氨基酚(APAP)的降解活性显示，随FePc含量增加，复合材料的活性呈现先提升再下降的趋势，其中FePc的最佳复合比例为5%，复合材料的催化活性得到明显提升，5%FPWH对APAP的降解活性比单组份WO3·H2O高14倍。紫外–可见漫反射光谱(DRS)、光致发光光谱(PL)、瞬态光电流响应(i-t测试)和电化学阻抗谱(EIS)测试结果显示，FePc的修饰不仅拓宽了材料的光响应范围，还降低了光生载流子的复合率，提高了光生载流子的迁移率，加强了载流子在材料表面的传输，使得更多的光生电子能够被H2O2消耗，进而提升了材料在光芬顿反应中的活性。

过去几十年来，各种各样的药物被用来给动物和人类治疗疾病，同时也伴随着越来越多的药物被过度使用甚至滥用，因此水体环境中就出现了种类复杂的污染物[1] [2]。药品和个人护理品(PPCPs)作为一类新兴污染物，由于其潜在的生态毒性、抗氧化性和环境中普遍存在性，引起了越来越多的关注和研究兴趣。PPCPs 可以通过各种途径进入水生环境，如卫生废水、医疗废水和废水处理厂等[3] [4] [5]。对乙酰氨基酚(Acetaminophen, APAP)是一种非麻醉性镇痛抗炎药，广泛用于治疗发热和轻中度镇痛。由于APAP 的使用量高达1.45 × 105 吨/年，20℃时在水中的溶解度高达14 g/L，且在体内的吸收率低(约5%~15%)， 因此大量的APAP 被释放到天然水体中[6]。

通常， APAP 在天然水体中的浓度范围为ng/L~µg/L， 在制药废水中可能检测到更高的浓度。例如，在亚洲的河流中发现浓度达到33 ng/L，韩国污水处理厂进水中检测到的浓度高达8.8 µg/L [5]。APAP 浓度高于1.8 µg/L 时被认为对水生生物具有生物毒性[7]。据报道，微生物、动植物和人类长期接触该药物可能会导致内分泌紊乱和慢性疾病[8]，过量服用该药物甚至有可能导致致命性肝损伤。因此，为了避免对生物的有害影响，急需开发出有效去除水环境中APAP的有效方法。

研究表明，光–芬顿技术作为AOPs 的一种深度氧化技术，将光催化和芬顿氧化技术相结合，可以有效提高材料的催化活性，实现高效的氧化降解，具有试剂环保和操作简单的优点[9] [10] [11] [12]。氧化钨是一种n-型窄禁带宽度的半导体材料，可以吸收部分可见光，但光能利用率仍不高，且其导带位置相对势能较低，光生电子–空穴对的复合率较高，空气中的氧与氧化钨表面上的电子结合较缓慢，因此导致氧化钨光催化降解有机污染物时的效率并不高，光催化性能需要进一步提升。

酞菁铁(FePc)由有机酞菁配体和铁离子组成， 可以固定Fe2+的活性位点， 构建高效的非均相光–芬顿前驱体，既具有非均相光–芬顿体系的优点，又保留了均相光–芬顿体系的一些优点，被认为是一种很有前途的芬顿前驱体[13]。它是一种优秀的还原性半导体，在红外和可见光区域表现出宽的光谱响应， FePc 的HOMO 能级与WO3 的CB 接近[14]，但其在水环境中易聚集，导致其自降解、导电性能差、活