LaFeO3/CQDs-g-C3Nx 催化剂的光催化性能研究

王祎迪，孙有为，周峰，马会霞，王彦娟，胡绍争,*，张健,*

（1. 辽宁石油化工大学,辽宁 抚顺 113001；2. 中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院,辽宁 大连 116041）

近年来，随着社会的发展，不可避免地导致了对地球资源的消耗，带来方便的同时向空气中排放的污染物也日益增多，严重影响了生态环境[1]。半导体光催化技术是一种可持续的绿色技术，可以利用太阳能净化环境和生产可再生资源，在降解有机物污染方面表现出广阔的应用前景。2009年Wang 等[2]利用石墨相氮化碳作为可见光催化剂分解水制氢，自此g-C3N4的光催化性能被广泛研究。g-C3N4是一种典型的无机非金属半导体光催化剂，具有良好的化学稳定性与热稳定性，适宜的能带结构，无毒且易于制备等特点[3]。然而，实际上由于存在比表面积小，光生电子-空穴易复合等问题，抑制了其在光催化及能源领域的应用[4]。为解决这一问题，通过构建异质结，元素掺杂，缺陷修饰等方法对其进行改性[5]。缺陷修饰是常用的方法之一。缺陷和空位有助于改善电子结构，增加活性位点，并抑制光生电子-空穴的复合，提高光催化效率[6]。对于氮缺陷的研究中Yu 等[7]发现，将氮缺陷引入到g-C3N4中，可以有效提高光催化活性。Lin 等[8]通过构建双空位改性氮化碳，不仅为反应提供更多的活性位点，且使光生电子-空穴对有效分离。Xing 等[9]利用Pt2+/Pt0杂化纳米点与氮缺陷氮化碳的氮空位之间的强界面接触，促进了界面电荷的转移，提高了产氢性能。

构建异质结也是常用的方法之一。异质结包括Ⅰ型异质结，Ⅱ型异质结和Z 型异质结。构建形成的异质结可以有效地促进光生电子-空穴的分离，与传统Ⅱ型异质结相比，Z 型异质结具有更强的氧化还原能力[10]。Wang 等[11]利用Bi2WO6和AgI 之间匹配的能带结构建立了Z 型异质结光催化系统，充分地利用了其氧化还原能力。Tian 等[12]合成具有双Z 型异质结构的g-C3N4/MoS2/Ag3PO4光催化剂，其特定的电荷转移途径以及光激发电子-空穴对的有效分离使析氧能力增强。因此，构建形成Z 型异质结是提高g-C3N4光催化活性的有效方法之一。

钙钛矿型复合氧化物(通式ABO3) 因其独特的性质而引起人们的广泛关注，通常A 位为具有碱性的离子或稀土离子，B 位为过渡金属离子，通过调节钙钛矿A 位和B 位的金属离子的组成，可以制得不同种类的钙钛矿材料[13]。LaFeO3是一种典型的钙钛矿型氧化物，同时它也是一种带隙较窄的半导体光催化材料，因此，有利于光诱导电子从价带(VB)跃迁到导带(CB)[14]。但实际上因其光生电荷分离的效率低，抑制了其光催化活性[15]。为解决上述问题，已经报道了多种方法，如：掺杂，构建复合材料等[16,17]。

碳量子点(CQDs) 是一种具有独特的光电学性质的新型碳纳米材料，其由sp2/sp3杂化的碳骨架以及大量的官能团/多聚体链组成，通常呈球状，且粒径小于10 nm[18]，π 共轭结构和表面含氧基团使CQDs 具有光稳定性，易于与半导体和金属纳米颗粒复合[19]，因此，已经成功用于光电催化[20]等领域。Wang 等[21]利用CQDs 对TiO2进行改性，抑制了光生电子-空穴的复合，提高了TiO2的光催化活性。Wang 等[22]发现，将CQDs 负载到g-C3N4纳米管(CCTs)上，可以促进其光电子的运输并抑制电荷复合，提高光催化性能。

本研究利用KOH 制备出氮缺陷的g-C3N4(g-C3Nx)，然后将LaFeO3与CQDs 负载在g-C3Nx上制备出Z 型LaFeO3/CQDs-g-C3Nx异质结催化剂。该催化剂对抗生素以及不同有机污染物均表现出良好的降解活性，在不同条件下对罗丹明B(RhB)进行降解，观察不同条件对其光催化活性的影响，通过循环实验证明LaFeO3/CQDs-g-C3Nx光催化剂的稳定性，并根据捕获实验推测出反应机理及主要活性物种。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

试剂: 尿素(CN2H4O)、乙二醇(EG)、无水乙醇(C2H5OH)、氢氧化钾(KOH)、六水合硝酸镧(La(NO3)3·6H2O)、九水合硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)、柠檬酸(C6H8O7·H2O)、蔗糖(C12H22O11)、异丙醇(IPA)、对苯醌(BQ)、碘化钾(KI)、硝酸银(AgNO3) 均为分析纯、罗丹明B(RhB)，纯度＞95%，去离子水为实验室自制。

实验仪器: 磁力搅拌器(JJ-1，常州普天仪器制造有限公司)；循环水式真空泵(SHZ-D(Ⅲ)，上海力辰邦西仪器科技有限公司)；电子天平(FA 1004-N，上海市安亭电子仪器厂)；台式离心机(TGL-16G，江苏高科)；真空干燥箱(DZF-60208，山东华鲁电热仪器有限公司)；恒温水浴锅(HH-1S，常州恩培仪器制造有限公司)；马弗炉(SX2-2.5-10，浙江绍兴佳宁实验仪器销售中心)；可见分光光度计(722N，上海仪电分析仪器有限公司)。

分析仪器: XRD 测试采用日本岛津公司的XRD-7000 型X 射线衍射仪；紫外-可见光漫反射测试采用日本JASCA 公司的UV-550 型紫外-可见光谱仪(UV-Vis DRS)；样品形貌的观测采用JEOL JEM 2010 型透射电子显微镜(TEM)；采用赛默飞世尔科技有限公司Thermo ESCALAB 250 型光电子能谱仪对样品进行元素分析；光生电子-空穴的分离则采用日本HORIBA 公司的FluoroMax-4 光致发光光谱仪进行分析；采用Bruker EMXPlus-10/12型电子自旋共振波谱仪(ESR/EPR)确认氮缺陷的形成。本实验仪器与分析仪器参考于刘帅等[23,24]的研究。

1.2 材料的制备方法

1.2.1 g-C3N4 的制备方法

首先将尿素放入盖上盖子的坩埚中，然后放入马弗炉中，以10 ℃/min 升温至550 ℃，焙烧4 h，得到的产物冷却至室温并研磨得黄色粉末，即为g-C3N4。

1.2.2 氮缺陷g-C3N4 的制备方法

用碱处理法制备具有氮缺陷的g-C3N4(g-C3Nx)：将尿素溶于KOH 水溶液中(0.01 g KOH 溶于30 mL H2O)，然后将得到的溶液放在80 ℃的烘箱中干燥至过夜。将尿素与KOH 的固体混合物在马弗炉中以10 ℃/min 升温至550 ℃，焙烧4 h，得到的粉末即为g-C3Nx，将粉末用去离子水漂洗数次，以除去残留的碱。

1.2.3 碳量子点的制备方法

采用水热法制备碳量子点(CQDs)：首先称取0.75 g 蔗糖，并溶解在30 mL 去离子水中，搅拌30 min，然后将溶液倒入50 mL 特氟龙内衬的不锈钢高压釜中，在180 ℃下加热5 h。自然冷却到室温后，在10000 r/min 的条件下离心15 min，最后用0.22 μm的微孔滤膜进行过滤，得到CQDs 溶液。

1.2.4 LaFeO3 的制备方法

采用单步水热法合成LaFeO3材料：首先将2.165 g La(NO3)3·6H2O、2.02 g Fe(NO3)3·9H2O 和0.96 g C6H8O7·H2O 溶于50 mL 去离子水和10 mL 乙二醇中，搅拌30 min，然后将溶液混合物转移到100 mL特氟龙不锈钢高压釜中。然后将溶液在180 ℃的干燥箱中加热12 h。最后，将得到的产物在80 ℃下干燥，然后在800 ℃的空气中煅烧3 h，得到LaFeO3催化剂。

1.2.5 LaFeO3、CQDs 负载g-C3Nx 的制备

取四组一定量的g-C3Nx，分别分散在40 mL 去离子水中，超声处理30 min 后；向其中分别加入一定量的LaFeO3(用量为g-C3Nx用量的1 %、3 %、5 %、7 %)以及1 mL CQDs，在室温下连续搅拌8 h 后进行抽滤并将固体产物在60 ℃下干燥，最后将其转移到坩埚中在300 ℃下煅烧2 h，冷却至室温后研磨得到LaFeO3/CQDs-g-C3Nx材料，不同LaFeO3负载量分别命名为1LaFeO3/CQDs-g-C3Nx、3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx、5LaFeO3/CQDs-g-C3Nx、7LaFeO3/CQ Ds-g-C3Nx。使用LaFeO3、g-C3N4、CQDs、g-C3Nx以相同的方法分别制备出3LaFeO3/g-C3N4、3LaFeO3/g-C3Nx、3LaFeO3/CQDs-g-C3N4材料。

1.3 光催化性能测试

在30 ℃，80 mL/min 的氧气加入量下，使用250 W钠灯为模拟光源，取一定量的催化剂，分别测试其吸光度，作为对照实验；然后将其与100 mL RhB溶液(10 mg/L)混合置于具有冷凝回流的间歇釜反应器中，过程持续搅拌，先进行30 min 暗反应，之后进行1 h 光反应，每10 min 取5 mL 样品，采用可见分光光度计进行吸光度测试。利用同样的方法分别对TCL、MO、MB 溶液进行吸光度测试。

2 结果与讨论

2.1 材料的表征

2.1.1 X 射线衍射分析(XRD)

利用XRD 谱图测定制备催化剂的晶体结构和形态。图1(a)为不同催化剂的XRD 谱图。g-C3N4在12.9° 和27.7° 各出现一个衍射峰，分别对应于由3-s-三嗪单元的平面排列引起的(100)晶面和共轭体系芳香C-N 杂环的层堆叠引起的(002)晶面[25]。由于共轭体系的间距减小[26]，导致g-C3Nx的(002) 峰向低角度方向偏移(图1(b))。同时衍射峰的强度降低，说明g-C3Nx(002)晶面层厚的减少[27]。LaFeO3在22.6°、32.2°、39.7°、46.1°、57.4°、67.3°、76.7°产生的衍射峰分别对应于LaFeO3的(101)、(121)、(220)、(202)、(240)、(242)和(204)晶面[28]，出现的强衍射峰表明LaFeO3结晶度较高[29]。在3LaFeO3/g-C3Nx中，不仅出现了LaFeO3的特征峰，同时还保留了g-C3Nx的两个峰，表明LaFeO3成功负载在g-C3Nx上且没有改变g-C3Nx的结构。在3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx材料中，只观察到LaFeO3和g-C3Nx的特征峰，没有出现CQDs 的特征峰，可能是由于CQDs 含量微量且分散均匀[30]。

图1 （a）不同催化剂的XRD 谱图;（b）局部放大图Figure 1 (a) XRD spectra of different catalysts;(b) local magnification

2.1.2 紫外-可见光漫反射分析(UV-Vis DRS)

利用UV-Vis DRS 谱图研究催化剂的光吸收特征。图2 为不同催化剂的UV-Vis DRS 谱图。g-C3Nx、3LaFeO3/g-C3Nx和3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx的吸光曲线与纯g-C3N4的相似，但吸收边出现了明显的红移现象，这可能是由于氮缺陷的引入，改变了g-C3N4的能带结构，扩大了其对可见光的吸收范围，对光的吸收能力增强[31]。LaFeO3约在636 nm处出现吸收边，其吸光范围明显高于g-C3Nx，当LaFeO3负载在g-C3Nx上，由于LaFeO3与g-C3Nx之间化学键的键合导致材料对可见光的吸收能力增强[32]，尤其是在450-800 nm。将CQDs 负载到3LaFeO3/g-C3Nx后，3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx具有最优的光吸收能力，表明CQDs 的引入有助于提高复合材料的光吸收能力。综上所述，LaFeO3与CQDs以及氮缺陷的引入有利于增强g-C3Nx的光吸收能力，产生更多的光生电子。材料的带隙宽度(Eg)可由公式：Eg=1240/λ[33]计算得出，其中，λ表示材料的可见光吸收波长阈值。g-C3Nx的可见光吸收波长阈值为465 nm，LaFeO3的为636 nm，因此，g-C3Nx的带隙宽度为2.67 eV，LaFeO3的为1.95 eV。

图2 不同催化剂的UV-Vis DRS 谱图Figure 2 UV-Vis DRS spectra of different catalysts

2.1.3 光致发光光谱分析(PL)

PL 谱图是研究光生载流子分离效率的一种有效方法。图3 为不同催化剂的PL 谱图。光致发光强度越低，载流子的复合率越低。纯g-C3N4的衍射峰强度最大，引入氮缺陷后，发现其衍射峰强度明显降低，这可能由于氮空位的形成有利于电荷分离[34]。随着LaFeO3的加入，衍射峰的强度进一步降低，且CQDs 负载以及氮缺陷形成后，材料的衍射峰强度最弱，表明CQDs的负载和缺陷的引入促进电子的迁移效率，同时作为光生载流子的捕获位点抑制光生电子-空穴的复合[35]，提高了电子-空穴的分离效率。

图3 不同催化剂的PL 谱图Figure 3 PL spectra of different catalysts

2.1.4 扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析

利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)来观察不同催化剂的形貌结构特征，如图4 所示。

图4 不同催化剂的SEM 和TEM 照片（a）-（e）：g-C3N4、g-C3Nx、LaFeO3、3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx 的SEM 照片；（f）-（j）：g-C3N4、g-C3Nx、CQDs 和3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx 的TEM 照片Figure 4 SEM and TEM images of different catalystsSEM images of (a) g-C3N4,((b),(c)) g-C3Nx,(d) LaFeO3,(e) 3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx;TEM images of(f) g-C3N4,(g) g-C3Nx,((h),(i)) CQDs and (j) 3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx

纯g-C3N4具有明显的二维层状结构且表面光滑(图4(a))，从图4(b)、(c) 中发现，由于氮缺陷的引入破坏了g-C3Nx的层状结构；图4(d)为LaFeO3的SEM 照片，LaFeO3具有标准球形的形态，由许多微小的纳米颗粒组成；图4(e)为3LaFeO3/CQDsg-C3Nx复合材料的SEM 照片，可以看出，LaFeO3负载在g-C3Nx表面，但由于CQDs的尺寸在5 nm 左右，未能发现CQDs 的存在；图4(f)、(g)分别为g-C3N4和g-C3Nx的TEM 照片，与纯g-C3N4相比，KOH 处理过的g-C3N4层状结构的厚度明显变薄；从图4(h)、(i)中可以清晰地观察到CQDs 材料，其晶格间距为0.22 nm；图4(j)为3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx复合材料的TEM 照片，LaFeO3与CQDs 负载在g-C3Nx的表面，三种材料紧密结合形成3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx催化剂。

2.1.5 X 射线能谱分析(XPS)

利用XPS 对材料进行表征，分析材料的元素组成，化学状态等。如图5(a) 所示，为纯g-C3N4与g-C3Nx的C 1s谱图。

图5 不同催化剂的XPS 和EPR 谱图Figure 5 XPS and EPR spectra of different catalysts

纯g-C3N4在284.8、288.2 eV 拟合出两个特征峰，分别表示石墨碳中的C-C 键和sp2杂化的C(N=C -N)[36]。与纯g-C3N4相比，g-C3Nx的衍射峰位置未发生明显变化，图5(b)表示催化剂的N 1s谱图，纯g-C3N4分别在398.8、399.0、400.95 eV 出现三个特征峰，分别归因于sp2杂化的N(C -N=C)，叔氮(N -(C)3)以及含氮氨基(-NHx)[37]。g-C3Nx的三个拟合峰中，位于399.0 eV 衍射峰的峰面积占比由0.331 变为0.416，说明氮空位主要存在于三级氮晶格位置[38]，证明氮缺陷的成功引入。在La 3d谱图(图5(c))中，可以观察到四个衍射峰，其结合能为834.1 和850.9 eV 的两个衍射峰分别属于La 3d5/2和La 3d3/2，证明了在LaFeO3中La 以La3+形式存在[39]。而位于837.9 和854.9 eV 的衍射峰分别为La 3d5/2和La 3d3/2的卫星峰，可能是由于La3+的自旋轨道相互作用和电子从氧配体的2p轨道转移到空的4f轨道引起的[40]。Fe 2p能谱(图5(d))中，分别在710.4 和724.1 eV 处出现两个衍射峰，它们归因于Fe 2p3/2和Fe 2p1/2，718.4 和732.5 eV 处的特征峰分别为它们的卫星峰。在Fe 2p3/2和Fe 2p1/2中分别分出两个子峰，一般认为710.3 和724.1 eV 处的衍射峰归属于Fe3+，712.1 和727.1 eV处的衍射峰归属于Fe2+[41]，表明LaFeO3中的Fe 存在Fe3+和Fe2+两种形式。在O 1s能谱(图5(e)) 中，分别在529.3、529.8、531.4 eV 分解出三个峰，其分别对应于La-O、Fe-O 的晶格氧以及化学吸附中的羟基和表面吸附的水分子[42]。此外，与LaFeO3相比，3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx的La 3d和Fe 2p特征峰向结合能高方向偏移，说明LaFeO3与g-C3Nx之间存在相互作用。如图5(f) 所示，为纯g-C3N4与g-C3Nx的EPR 谱图。利用公式g=βHr/hν[43]求出g值。其中，β表示玻尔磁子(9.27410 × 10-21erg/G)，Hr 为共振磁场强度(3507 G)，h为普朗克常数(6.26620 × 10-27erg/s)，ν为微波频率(9.83 GHz)。通过计算得知g-C3Nx的g值为2.003，证明了氮空位的存在[44]。

2.2 光催化降解罗丹明B(RhB)活性考察

2.2.1 LaFeO3、CQDs 的加入以及不同LaFeO3 负载量对降解RhB 的影响

如图6(a) 所示，为不同催化剂以及不同LaFeO3负载量的LaFeO3/CQDs-g-C3Nx对RhB 的降解率。g-C3N4在60 min 时对RhB 的降解率仅有51.1%。当LaFeO3负载后，3LaFeO3/g-C3N4复合材料明显具有更强的光催化活性，加入CQDs 后，催化剂对RhB 的降解率有一定的提升，60 min 后达到76.8%，表明CQDs可以提高催化剂的光催化效率。此外，3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx系列催化剂的降解效果均优于3LaFeO3/CQDs-g-C3N4，说明g-C3Nx可以有效地促进光生电子-空穴对的分离，提高光催化性能。随着LaFeO3负载量的增加，LaFeO3/CQDs-g-C3Nx复合材料的光催化降解能力先增加后减小，当LaFeO3的负载量为g-C3Nx含量的3%时，光催化效果最强，60 min 后达95.2%。但随着LaFeO3含量的进一步增加，催化剂对RhB 的降解能力下降。

图6 （a）不同催化剂以及不同LaFeO3 负载量对RhB 降解率的影响图;（b）-ln（C/C0）与t 的关系图Figure 6 (a) Different catalysts and different LaFeO3 loadings on the degradation rate of RhB;(b) -ln(C/C0) vs.t

如图6(b)所示，根据一级速率方程：-ln(C/C0)=kt[45]绘制出-ln(C/C0)与t的线性关系图，得出g-C3N4、3LaFeO3/g-C3N4、3LaFeO3/CQDs-g-C3N4、1LaFeO3/CQDs-g-C3Nx、3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx、5LaFeO3/CQDs-g-C3Nx、7LaFeO3/CQDs-g-C3Nx的反应速率常数分别为0.01229、0.01972、0.02481、0.03807、0.04886、0.03037、0.02652 min-1，其中，3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx的反应速率常数最大，是纯g-C3N4的3.98 倍，说明3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx有较强的光催化性能。

2.2.2 3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx 对抗生素和不同有机污染物的降解能力

为进一步考察催化剂的性能，分别选用四环素(TCL)、甲基橙(MO) 和甲基蓝(MB) 溶液为反应底物，测试3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx对它们的降解能力。如图7 所示，与纯g-C3N4相比，3LaFeO3/CQDsg-C3Nx催化剂对四环素和其他有机污染物的降解率明显增强，说明该催化剂具有普适性。

图7 纯g-C3N4 与3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx 对TCL、MB、MO 的降解图Figure 7 Degradation of TCL,MB and MO by pure g-C3N4 and 3LaFeO3/CQDs-g-C3Nx

2.2.3 催化剂的循环实验

如图8 所示，对催化剂的活性进行稳定性测试。将实验后的催化剂首先进行离心处理，然后将离心后的产物分别用去离子水和无水乙醇交替清洗三次，最后进行干燥。经过四次循环实验后发现，催化剂对RhB 的降解率没有明显下降，说明该催化剂具有光催化稳定性。

图8 催化剂的循环实验Figure 8 Catalyst cycling experiments

2.2.4 捕获实验

如图9 所示，分别用异丙醇(IPA)、硝酸银(AgNO3)、碘化钾(KI) 和对苯醌(BQ) 作为羟基自由基(·OH)，电子(e-)，空穴(h+)和超氧自由基()的清除剂，当加入IPA 后，对RhB 的降解效率有轻微下降，说明·OH 是反应的活性物种，但对反应的影响较小；当加入KI 后，催化剂的降解能力依然较高；当加入AgNO3后，催化剂的降解率下降较大；当加入BQ 时，该催化剂对RhB 的降解率大幅度下降，60 min 后降解率仅有36.7 %，说明为实验的主要活性物种。

图9 催化剂的捕获实验Figure 9 Catalyst capture experiments

2.3 机理分析

图10 为本实验的光催化机理图。

图10 光催化机理示意图Figure 10 Photocatalytic mechanismhe

当催化剂受到大于或等于半导体能带(Eg)的光强照射时，其表面产生的光生电子和空穴会激发表面吸附的水分子或氧分子产生和·OH，这些自由基能够激活催化反应，对有机污染物进行降解。由紫外-可见光漫反射(UV-Vis DRS)分析结果可知，g-C3Nx的带隙宽度为2.67 eV，LaFeO3的为1.95 eV。利用公式ECB=X-Ec-1/2Eg和EVB=ECB+Eg分别计算g-C3Nx和LaFeO3的导带值和价带值[46]，其中，ECB是相对于标准氢电极(NHE)的导带值，X是半导体中组成原子Mulliken电负性的几何平均值，原子的Mulliken 电负性指原子的电子亲和能和第一电离能的算术平均值。通过计算得知：g-C3Nx和LaFeO3的X值分别为4.73和5.78 eV，Ec为自由电子的能带能，通常为4.5 eV，Eg为光催化剂的带隙能。因此可以得知，g-C3Nx和LaFeO3的导带值分别为-1.105 和+0.305 eV，价带值为+1.565 和+2.255 eV。本研究的Z 型异质结较传统的Ⅱ型异质结有一定的差异，根据传统的Ⅱ型异质结，在可见光的照射下，LaFeO3价带上的空穴转移到g-C3Nx的价带上，与OH-发生反应产生·OH，但本实验中g-C3Nx价带值为+1.565 eV，比OH-/·OH 的标准氧化还原电位的+1.99 eV[47]更负，因此，不能将OH-氧化为·OH，与捕获实验结果不一致。由此可以推测，本实验中LaFeO3、CQDs 与g-C3Nx之间形成Z 型异质结，电子从g-C3Nx的价带转移到导带上，同时在价带上产生空穴，LaFeO3导带上的电子转移到g-C3Nx的价带上，同时CQDs 的存在增强了电子的迁移效率。由于LaFeO3价带的电位比OH-/·OH 的标准氧化还原电位更正，因此，在LaFeO3价带上的空穴将OH-氧化为·OH，而g-C3Nx导带的电位比O2/的标准氧化还原电位(-0.33 eV)[48]更负，说明光生电子与吸附的氧反应，将O2还原为，在该过程中，虽然·OH与均对反应起作用，但对有机污染物的降解影响较大。

3 结论

本实验制备了Z 型LaFeO3/CQDs-g-C3Nx催化剂。实验结果证明，该催化剂具有良好的光催化降解能力，其对RhB 的降解速率可达到纯g-C3N4的3.98 倍，同时其对抗生素和其他有机污染物也有良好的降解能力且具有光催化稳定性。该催化剂保留了较强的氧化还原位置，氮缺陷的引入促进电荷的分离，并作为光生载流子的捕获位点，而CQDs 的加入增强了电子的迁移效率，抑制了光生电子-空穴的复合，提高光催化性能。通过捕获实验证明了自由基为主要的反应活性物种。