二维层状NiO/g-C3N4 复合材料在无铁光电类芬顿体系中有效去除环丙沙星的研究

贾晓庆，白晓宇，吉喆喆，李轶,＊，孙妍，秘雪岳，展思辉,＊

1 天津大学理学院，天津 300072

2 南开大学环境科学与工程学院，天津 300071

1 引言

近年来，抗生素类药物对人类健康和社会发展做出了巨大贡献1。环丙沙星(CIP)作为一种广谱抗菌的喹诺酮类抗生素，由于其具有优异的杀菌效果，被广泛用于医疗卫生和养殖业等领域。然而生物体摄入的抗生素大部分会随着排泄物被排出体外2-4，进入环境的CIP难以生物降解并且会诱导抗生素耐药性基因的产生，这无疑对生态安全造成了严重威胁2。随着CIP在各种水生环境中被广泛检出，建立高效去除水体中CIP的方法已迫在眉睫。

以产生具有高氧化活性的羟基自由基(·OH，Eθ= 2.8vs.SHE)为特征的芬顿技术能够无选择性的将有机污染物转化为无害的产物，因此被认为是一种深度处理水污染的方法5。电芬顿过程是基于电化学的芬顿反应，O2在阴极通过两电子还原反应生成H2O2，进而在芬顿催化剂作用下分解为·OH6。为了实现有机污染物的高效降解，在电芬顿体系中引入可见光能够有效地提高其催化性能，当光能大于半导体的带隙能时，光催化剂吸收光能激发出电子(e−)和空穴(h+)，它们分别具有强还原性和强氧化性，光生电子迁移到光催化剂表面，发生还原发应，O2被还原成·O2−，相反，空穴迁移到光催化剂的表面，氧化H2O产生·OH7。多种高活性物种(·OH，·O2−，h+)的产生可加快有机污染物的氧化降解。因此，构建光电类芬顿体系对有机污染物的降解具有很大潜力。

石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种具有可见光响应的非金属半导体材料，具有优异的化学稳定性、热稳定性、毒性低并且制备简单等优点8,9。然而，g-C3N4的光吸收能力差、光生载流子易于复合，限制了其催化性能10。研究表明，在g-C3N4和其他氧化物半导体之间构建异质结有利于催化性能的提高11。NiO是一种具有宽带隙的典型p型半导体，因其独特的催化性能、磁性能和优异的电子传输能力而被广泛应用于催化、电致变色材料和传感器等领域12,13。构建含p-n异质结的NiO/g-C3N4复合材料可有效地抑制光生载流子的复合14，并且NiO是电芬顿体系的优良催化剂，Ni3+/Ni2+之间的转化可以促进H2O2分解为·OH15。因此，NiO/g-C3N4复合材料在光电类芬顿体系中具有很大的应用潜力。

本文采用溶剂热法制备了花状NiO/g-C3N4复合材料，并将其应用于新型光电类芬顿体系中催化降解CIP，详细考察了光电类芬顿体系对CIP的降解效果以及NiO/g-C3N4复合材料在催化反应过程中的氧空位、活性中心以及电子转移规律，探索了光电协同催化降解机制，揭示了CIP的去除机理。

2 实验部分

2.1 试剂

尿素(CO(NH2)2，≥ 99%)购自天津市大茂化学试剂厂；乙醇(CH3CH2OH，≥ 99.7%)购自天津市江天化工技术有限公司；硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O，98%)购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；环丙沙星(C17H18FN3O3，98%)购自阿法埃莎(中国)化学有限公司；碳毡购自上海骐杰碳素材料有限公司。

2.2 实验过程

2.2.1 催化剂的制备

将20 g 尿素放入坩埚中，在马弗炉中以1 °C·min−1的升温速率加热至520 °C，制备了g-C3N4纳米片16。

采用溶剂热法合成了NiO/g-C3N4复合材料。将0.5 g g-C3N4粉末超声分散在60 mL乙醇中，然后将一定质量的Ni(NO3)2·6H2O和1.0 g尿素加入上述溶液中搅拌30 min，将所得溶液转移到100 mL的高压釜中，在180 °C下处理12 h。将产物离心，用去离子水洗涤数次，在80 °C干燥12 h，所得粉末在380 °C下煅烧2 h，升温速率为1 °C·min−1。通过改变Ni(NO3)2·6H2O的质量，调节NiO的质量分数分别为20%、40%、60%、80%，命名为NiO/g-C3N4-20%，NiO/g-C3N4-40%，NiO/g-C3N4-60%，NiO/g-C3N4-80%。为了比较，在前驱体溶液中不添加g-C3N4，用同样的方法制备了NiO。

2.2.2 碳毡的处理

为了改善碳毡的润湿性并去除杂质，对其进行了前处理17。首先，将碳毡(3.0 × 4.0 × 0.5 cm)浸入27% (体积分数) H2O2溶液中，在90 °C下处理3 h，然后在27% (体积分数) HCl溶液中在90 °C下处理1 h，最后用蒸馏水彻底冲洗并在60 °C下干燥12 h。

2.2.3 降解过程

以氙灯(CEL-HXF300，300 W，λ≥ 420 nm)作为光源，在石英池中进行了光电类芬顿体系降解CIP的实验。阳极和阴极分别采用铂片(1 × 3 cm)和预处理后的碳毡。CIP溶液浓度为50 mg·L−1，电解液为0.05 mol·L−1的Na2SO4溶液，初始pH值为3。在降解过程中，将30 mg催化剂投加进70 mL的CIP溶液并持续搅拌，O2以100 mL·min−1的流速连续注入降解体系。混合溶液在黑暗中搅拌30 min以达到吸附平衡，然后在一定的时间间隔后取出3 mL降解溶液，用紫外可见分光光度计分析其吸光度并计算降解效率。

2.3 表征方法

采用日本日立公司的扫描电子显微镜(SEM，SU8010)观察了样品的形貌；不同样品的微观结构是用透射电子显微镜(TEM，JEOL-JEM-2100F)观察的；具有CuKα辐射(λ= 0.15418 nm)的X射线衍射仪(Rigaku D/Max 2200PC)用于获得样品的X射线衍射(XRD)图；利用KBr压片技术在Thermo NicoletiS5傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪上测量了FTIR 光谱；X 射线光电子能谱仪(XPS，ESCALAB 250 X)用于研究各元素的价态；利用荧光光谱仪(FLS920P，Edinburgh)对不同样品的光致发光(PL)光谱进行了研究，激发波长为355 nm；由岛津公司的UV-3600紫外可见分光光度计得到紫外-可见漫反射光谱(DRS)；采用高效液相色谱-质谱仪(HPLC-MS，Waters-XEVO-TQS)对CIP降解中间体进行了鉴定。

2.4 电化学测试

使用电化学工作站(CHI660D)，采用标准三电极体系对不同样品的电化学性能进行了测试。以0.05 mol·L−1Na2SO4溶液为电解液，以玻碳电极为工作电极，铂片和饱和甘汞电极分别作为对电极和参比电极获得了电化学阻抗谱(EIS)。在可见光照射下，在0.05 mol·L−1Na2SO4溶液中以催化剂修饰的氟掺杂氧化锡(FTO)电极为工作电极，饱和甘汞电极和铂片分别为参比电极和对电极进行了瞬态光电流响应测试。

3 结果与讨论

3.1 催化剂的结构及性质表征

通过SEM和TEM获得了材料的形貌。不同于纯相g-C3N4的不规则二维层状结构和单一NiO的聚集片状形貌(如图S1a，b所示)，NiO/g-C3N4-60%显示出较为规则的片状结构(如图S1c所示)，由图1a和图S1d可清晰观察到，NiO/g-C3N4-60%呈现薄片花状结构。从图1c-f的EDS图中可以看出，C、N、Ni和O元素均匀分布在复合材料NiO/g-C3N4-60%中，证明了复合材料的成功制备。g-C3N4、NiO和NiO/g-C3N4-60%的TEM图进一步证明了材料是片层结构(如图S1e,f和图1b所示)。图1g是NiO/g-C3N4-60%的高分辨TEM照片，晶格条纹清晰，晶面距离为0.210 nm，属于NiO的(200)晶面。

图1 NiO/g-C3N4-60%的(a)SEM 图；(b)TEM 图；(c–f) EDS 图；(g)高分辨TEM 图Fig. 1 (a) SEM, (b) TEM, (c–f) EDS and (g) high resolution TEM images of NiO/g-C3N4-60%.

通过XRD技术确定了NiO/g-C3N4-60%复合材料的物相组成，如图2a所示，g-C3N4在13.1°和27.6°处的衍射峰对应(100)和(002)晶面18，NiO在37.2°、43.3°、62.9°、75.4°和79.4°处的衍射峰分别对应于(111)、(200)、(220)、(311)和(222)晶面19。NiO和g-C3N4的所有衍射峰在NiO/g-C3N4复合材料中都可以清楚地观察到，说明NiO和g-C3N4的成功复合。值得注意的是，在NiO/g-C3N4的图谱中，随着NiO含量逐渐增加，g-C3N4在27.6°处的衍射峰强度逐渐减弱，NiO在37.2°、43.3°、62.9°、75.4°和79.4°处的衍射峰则逐渐变强，这与复合材料中单体含量的变化一致。

此外，我们还对NiO、g-C3N4和NiO/g-C3N4的FT-IR图谱进行了分析，进一步证实了NiO/g-C3N4形成了异质结构。单一NiO和g-C3N4以及不同质量比的NiO/g-C3N4的红外光谱如图2b所示，g-C3N4在808 cm−1处的特征峰对应三嗪单元的呼吸振动，1200-1650 cm−1处的多重吸收峰对应于C―N杂环的伸缩振动20。NiO在428 cm−1处的吸收峰归因于Ni―O的振动21。NiO/g-C3N4中含NiO和g-C3N4的所有特征峰，且复合比例可调控。

图2 不同样品的(a) XRD 图；(b) FTIR 图Fig. 2 (a) XRD patterns and (b) FT-IR analysis of different samples.

XPS技术能够分析化合物的元素组成和表面价态，对于分析催化材料的物理化学性质有着至关重要的意义。图S2a显示了NiO/g-C3N4-60%的总谱。如图3a所示，C 1s光谱可分峰为三个峰，结合能为284.8、286.2和288.6 eV，分别对应于sp2杂化碳原子与三个相邻的氮原子结合、g-C3N4表面缺陷的sp3杂化碳原子和sp2杂化碳原子氮原子键合(N―C＝N)22。图S2b为N 1s的谱图，结合能为398.8和399.7 eV处的峰对应C＝N―C中的氮和sp3杂化氮原子(N―(C)3)23。图3b为Ni 2p的XPS光谱，结合能在855.1和873.8 eV处的峰归因于Ni2+，而在853.4和871.6 eV处的峰对应于Ni3+，此外860.6和879.2 eV处的峰为卫星峰24。

图3c为O 1s的XPS谱，结合能位于529.1和532.1 eV处的特征峰为与金属键合的晶格氧和表面吸附氧，位于530.9 eV处的峰为具有缺陷的低配位氧，因此NiO/g-C3N4-60%可能具有氧空位。为进一步证实复合材料中氧空位的相对含量，我们进行了固体EPR氧空位分析，由图3d可以看出，NiO/g-C3N4-60%在g= 2.004处显示出明显强于NiO的峰强度，表明NiO/g-C3N4-60%中含有更多的氧空位。氧空位不仅有利于H2O2活化，而且能够促进光诱导空穴迁移25,26。此外，氧空位还有利于金属离子形成稳定的混合价态27。因此，氧空位的存在能够显著改善NiO/g-C3N4-60%的光电化学性能，对光电类芬顿降解过程起着重要作用。

图3 NiO/g-C3N4-60%的XPS 图：(a) C 1s，(b) Ni 2p，(c) O 1s；(d) NiO/g-C3N4-60%和NiO 的EPR 谱Fig. 3 XPS spectra of NiO/g-C3N4-60% (a) C 1s, (b) Ni 2p, (c) O 1s and (d) EPR spectrum of NiO/g-C3N4-60% and NiO.

3.2 催化剂的光电化学性能测试

3.2.1 UV-Vis DRS及PL谱

采用UV-Vis DRS吸收光谱研究了不同催化剂的光捕获能力。如图4a所示，g-C3N4对紫外光及可见光均有较强的吸收，吸收边缘波长为440 nm。NiO对紫外可见光的吸收边缘大约为470 nm。NiO/g-C3N4-60%的吸收边缘相比于两种单体有明显的红移，表明复合材料对光的捕获能力明显增强，这可能是由于异质结界面的存在。

图4 不同样品的(a) UV-Vis DRS 吸收光谱；(b) PL 光谱；(c)瞬态光电流响应图；(d) EIS 谱Fig. 4 (a) UV-Vis DRS spectrum, (b) PL spectrum, (c) transient photocurrent response spectrum and(d) EIS spectrum of different samples.

利用PL光谱研究了催化剂的光生电子和空穴的分离效率。如图4b所示，g-C3N4在400-600 nm之间有一个强吸收峰出现，说明g-C3N4的光生电子与空穴的复合比较严重。当g-C3N4与NiO复合之后，峰强度明显降低，这说明复合材料有效地抑制了光生电子与空穴的复合，有利于增强材料的光催化性能。

3.2.2 瞬态光电流响应及EIS谱

为了进一步验证单体与复合材料的电荷分离和转移效率，在定时开关灯的情况下，测量了NiO/g-C3N4-60%的瞬态光电流响应。如图4c所示，在开灯状态下，六种材料均有明显的光电流响应，但单一g-C3N4和NiO的光电流密度均较小，而复合材料的光电流密度均增强，尤其是NiO/g-C3N4-60%，显示出1.8 μA·cm−2的大光电流密度，这可能是由于异质结界面的存在有效地促进了电子的迁移和分离。图4d显示的是不同催化剂的EIS谱，从图中可以看出，NiO/g-C3N4-60%的EIS曲线对应半圆的半径最小，对应于最小的电荷转移电阻和最快的电子迁移速率。

3.3 光电类芬顿体系对CIP的降解及参数优化

分别以NiO/g-C3N4-20%、NiO/g-C3N4-40%、NiO/g-C3N4-60%和NiO/g-C3N4-80%为催化剂，研究了催化剂的复合比例在光电类芬顿体系对CIP的去除效果，如图5a所示。随着NiO质量分数的增加，降解效率逐渐提高，但是当NiO含量超过60%后，降解效率反而降低。所以NiO/g-C3N4-60%的催化性能最佳，在90 min达到约100%的降解效率。

图5b进一步说明了NiO与g-C3N4的复合有利于催化性能的提高。如图所示，NiO/g-C3N4-60%对CIP的去除效果明显比单一NiO和g-C3N4好，尤其是前30 min，NiO/g-C3N4-60%对CIP的降解效率可达95.1%，而NiO和g-C3N4分别有68.5%和59.2%。这是因为NiO/g-C3N4-60%均匀的层状结构为CIP提供了更多的活性位点，并且更有利于电子的转移，从而促进了CIP的分解。

图5 (a)不同质量比的NiO/g-C3N4 复合材料对CIP 的降解；(b) NiO/g-C3N4-60%、NiO 和g-C3N4 对CIP 的降解；(c)不同初始pH 及(d)外加Fe2+对CIP 降解的影响Fig. 5 Degradation efficiency of CIP (a) with different mass ratios, (b) with NiO/g-C3N4-60%, NiO and g-C3N4,(c) at different pH value and (d) with Fe2+.

溶液的pH值对芬顿反应有显著影响，因此我们考察了不同初始pH值对CIP溶液降解效率的影响。如图5c所示，当pH = 3时光电类芬顿体系对CIP的降解效果最佳，90 min达到约100%的降解效率。随着pH值逐渐升高，降解效率逐渐降低，这是由于酸性条件更有利于H2O2的生成(O2+ 2e−+ 2H+→H2O2)，并且在碱性条件下，溶液中的OH−会与Ni2+反应生成Ni(OH)2沉淀28，不利于类芬顿反应的发生。与传统的Fenton法(最佳pH值为2.8-3.5)相比，以NiO/g-C3N4-60%为催化剂的光电类芬顿体系的pH值有所拓宽，当pH值为6时，其最终CIP降解效率仍保持在78.8%。

传统的芬顿反应由于Fe2+的存在会形成氢氧化铁污泥而降低污染物的去除效果，因此设计一个没有Fe2+的反应体系具有重要意义。我们通过有无Fe2+的降解对比实验以验证NiO/g-C3N4-60%是否可以代替Fe2+在芬顿体系中的作用。如图5d所示，外加Fe2+的条件下CIP去除效率与不外加Fe2+时相似，且比不外加Fe2+时的降解效率低0.7%，表明NiO/g-C3N4-60%可替代Fe2+作为非均相光电类芬顿体系的催化剂，Ni2+和H2O2之间可以发生芬顿反应(即Ni2++ H2O2+ H+→ Ni3++ ·OH + H2O，Ni3++ e−→ Ni2+)。

为了研究CIP降解过程中的光电协同效应，我们比较了电芬顿体系、光催化体系和光电类芬顿体系对CIP降解效率的影响。如图6a所示，光催化体系对CIP的降解效率在90 min仅有14.1%，电芬顿体系在90 min内对CIP降解效率为93.5%。然而，当在电芬顿过程中引入光照，CIP的降解效率明显提高，在90 min内达到约100%的降解效率，这是因为光电协同体系中产生了·OH、·O2-和h+等更多的活性物种，可促进CIP的快速分解。在光电芬顿体系中，前30 min内，CIP的降解效果具有更明显的优势，光电协同效果更显著。在30 min时，光电类芬顿体系中CIP的降解效率分别比电芬顿体系和光催化体系高22.4%和86.2%。

利用液体EPR法进一步分析了不同降解过程产生·OH的情况，EPR信号的峰值强度反映了·OH的浓度大小29。如图6b所示，与单独的光催化体系和电芬顿体系相比，光电类芬顿体系的峰值强度最大，表明光电协同体系可以产生更多的·OH，因此它的降解性能最好，这与降解结果一致。除此之外，我们还对单体与复合材料在降解体系中产生·OH的情况进行了测试，从图6c中可以看出NiO/g-C3N4-60%的峰强度明显高于单一NiO和g-C3N4，因此在光电类芬顿体系中NiO/g-C3N4-60%可产生更多的•OH。

图6 (a)光催化体系、电芬顿体系及光电类芬顿体系中CIP 的降解；(b)在光催化体系、电芬顿体系及光电类芬顿体系中及(c)利用NiO/g-C3N4-60%、NiO 和g-C3N4 为催化剂降解CIP 体系中用DMPO 捕获·OH 的EPR 谱；(d) NiO/g-C3N4-60%、NiO 和g-C3N4 对CIP 的TOC 去除率Fig. 6 (a) Degradation efficiency of CIP in photo-electro-Fenton, electro-Fenton and photocatalysis process.EPR spectra of DMPO-·OH (b) in photo-electro-Fenton, electro-Fenton and photocatalysis process and (c) with NiO/g-C3N4-60%, single NiO and g-C3N4. (d) TOC removal efficiency of NiO/g-C3N4-60%, NiO and g-C3N4.

矿化度在一定程度上代表了降解体系对污染物的实际催化性能，因此我们测定了光电类芬顿体系中总有机碳(TOC)的变化。如图6d所示，TOC去除率随着反应时间的增加而不断升高，在120 min时NiO/g-C3N4-60%、单一NiO和g-C3N4的TOC去除率分别达到82.0%、71.8%和56.3%。显然，NiO/g-C3N4-60%的TOC去除率最高，这可能是由于类光电芬顿过程中NiO/g-C3N4-60%促进了更多活性物种的生成。

3.4 光电类芬顿体系降解CIP的机理

H2O2在芬顿反应过程中起着不可或缺的作用，因此我们探究了电芬顿体系和光电类芬顿体系产生H2O2的情况。如图7a所示，由于O2的两电子还原反应，H2O2在前5 min迅速积累。之后两体系的H2O2含量均逐渐降低，这是因为H2O2被Ni2+分解为•OH。由于光电类芬顿体系中NiO/g-C3N4-60%的光生电子也可将H2O2分解为•OH (H2O2+ e−→ ·OH + OH−)，增加了H2O2分解的途径，导致45 min后光电类芬顿体系H2O2浓度低于电芬顿体系。虽然H2O2的浓度随着时间的延长而降低，但仍保持在降解所需的有效浓度范围内。

图7 (a) 电芬顿体系和光电类芬顿体系中H2O2 的浓度；(b) 光电类芬顿体系中不同牺牲剂对CIP 降解的影响Fig. 7 (a) The concentration of H2O2 in photo-electro-Fenton and electro-Fenton process.(b) Degradation efficiency of CIP with different scavengers.

为了进一步探究降解机理，我们进行了自由基捕获实验，用异丙醇捕获·OH，对苯醌(PBQ)捕获·O2−，乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA-2Na)捕获h+，六价铬(VI)捕获e−30。如图7b所示，异丙醇对CIP的去除具有最大的抑制作用，90 min时CIP的去除率仅有49.0%，说明·OH是光电类芬顿体系中的主要活性自由基。EDTA-2Na与PBQ对CIP的去除也有较大的抑制作用，90 min时分别达到62.9%和72.0%的降解效率。六价铬(Cr)的抑制作用较小。因此，光电类芬顿体系对CIP的降解是多种活性物种共同作用的结果，并且·OH、·O2−和h+起主要作用。

基于上述分析，我们提出了一种合理的非均相光电类芬顿体系降解CIP的机理，如图8所示，g-C3N4和NiO的带隙能分别为2.7 eV和3.5 eV，g-C3N4的导带(CB)电位和价带(VB)电位分别为−1.12 eV和1.58 eV，NiO的CB电位和VB电位分别−0.5 eV和3 eV。由于NiO的CB电势比g-C3N4大，所以g-C3N4的光生电子很容易通过异质结界面转移到NiO的CB上。而NiO的VB上的光生空穴则会转移到g-C3N4的VB上。在光电类芬顿降解CIP过程中，当氙灯打开时，NiO/g-C3N4-60%上产生光生电子和空穴(反应1)并且发生上述转移，NiO的CB上的光生电子可将O2还原为·O2−(O2/·O2−−0.33 eVvs.NHE) (反应2)，而g-C3N4的VB上的空穴能直接将CIP分子氧化分解。此外，NiO/g-C3N4-60%在电化学催化过程中也起着不可或缺的作用。在电芬顿过程中，阴极上的O2通过两电子还原生成H2O2(反应3)，H2O2可以被Ni2+分解成·OH(反应4)，随后Ni3+可得到一个电子被还原为Ni2+(反应5)。Ni2+和Ni3+之间的连续循环转变加速了H2O2的分解，使CIP得到了有效的去除。此外，光生电子也可能有利于镍离子的转化和H2O2的分解(反应6)，从而促进光生载流子的分离31。最终，CIP被各种活性物种分解为CO2、H2O和无机离子。

图8 光电类芬顿体系降解CIP 的机理示意图Fig. 8 Schematic illustration of photo-electro-Fenton mechanism for removing CIP.

3.5 CIP的降解路径

采用HPLC-MS技术对CIP的降解中间体进行了分析，中间体的分子结构和m/z值如表S1所示，图9中提出了两种可能的降解途径。如途径I所示，CIP分子的哌嗪环经氧化生成了A，A经过连续两步脱羰基生成产物B，之后又经过氧化脱碳生成了C。途径II为喹诺酮环的氧化反应，CIP分子经·OH化生成D，再经氧化生成E。

图9 CIP 的可能降解路径Fig. 9 Possible degradation pathways of CIP.

3.6 光电类芬顿体系的稳定性实验

催化剂对CIP降解的稳定性是评价光电类芬顿体系性能的另一个关键问题。因此，在相同的操作条件下，研究了NiO/g-C3N4-60%的循环稳定性。从图10可以看出，NiO/g-C3N4-60%在连续运行5次后，仍保持96.3%的降解效率，证明NiO/g-C3N4-60%具有很好的稳定性。

图10 以NiO/g-C3N4-60%为催化剂时光电类芬顿体系的稳定性实验Fig. 10 Stability test of NiO/g-C3N4-60% in the photo-electro-Fenton system.

通过XRD考察了NiO/g-C3N4-60%在降解前后的化学组成和结构稳定性，如图S3所示。NiO/g-C3N4-60%在反应前后衍射峰的位置几乎保持不变，表明NiO/g-C3N4-60%具有良好的结构稳定性，在废水处理中有较大的应用潜力。

4 结论

本文通过溶剂热法制备了二维薄片花状NiO/g-C3N4复合催化剂，并设计了新型非铁基的光电类芬顿体系用于废水中CIP的降解。通过改变NiO与g-C3N4的质量比，发现最佳的催化剂为NiO/g-C3N4-60%，在90 min内对CIP的降解效率达到约100%，矿化率在120 min可达82.0%。光学性能及测试表明NiO/g-C3N4-60%吸收光的能力强，光生电子-空穴的复合被有效抑制，这可能是由于异质结界面的形成。电化学测试表明，NiO/g-C3N4-60%的光电流密度最大，界面电荷转移电阻最小，有利于电子的转移。除此之外，光电类芬顿体系对CIP的降解是多种活性物种共同作用的结果，这是因为NiO/g-C3N4-60%不仅可以促进电芬顿过程产生的H2O2分解为·OH，而且可在光照下产生·O2−和h+。通过HPLC-MS测试确定CIP的降解有两条路径，并且在NiO/g-C3N4-60%的催化下，光电类芬顿体系扩大了芬顿反应的pH应用范围，体系具有优异的稳定性。

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