作者簡(jiǎn)介：，在讀碩士研究生；主要從事木質(zhì)素基炭功能材料等方面的研究。

關(guān)鍵詞：木質(zhì)素基碳材料；光催化；降解有機(jī)污染物中圖分類號(hào)：TS79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI： 10.11980/j.issn.0254-508X.2025.04.003

Review of Lignin-based Biochar-supported Photocatalytic Materials for the Degradation of OrganicPollutantsinWastewater

HU Zehong1CAI Shuhan'CHEN Ping2YICaifu3YANG Juhong3YANG Zikang' MA Junjie’ZHANG Xin1* GUO Daliang1SHA Lizheng' （1.Scholofoetaldtulsoces，ejgUiesitfencdcholngzou，Zjngroe; 2. Zhejiang Shanying Paper Co.，Ltd.， Jiaxing，Zhejiang Province，314305; 3. Zhejiang Hengda New Material Co.，Ltd.，Quzhou， Zhejiang Province，） （*E-mail： xin-wpyz@163.com）

Abstract：Inecentyars，photoatalytictechologyhasbecomeooftefectiveaystotreatoranicplutantsinwastewaterLigin basedbiocharmaterialsereusdasotoatalystaerstodgdeoganiclutantsbteobeddsopodpoocaalyictech nology，showingodplicatioprospcts.Thesructuralandpysicohicalpropertisofigin-bsediochrmateralsouldrove thelightabsotoegdatioctiitepaabilitydabilitfoocatalysrefor，tspprgligdsr cariersadthemetodsofpreparationandofctionofteateal，andmpasidtdegadationmehansmsofrganiclutats inwastewater.inall，tapcatioadeseachgressoftompsiefialltantssuchsds，ntibiotis，dols were summarized.

Key words：lignin-based biochar materials；photocatalysis；degradation of organic pollutants

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生活和工業(yè)廢水排放量顯著增加，一些典型難降解有機(jī)污染物，如染料、酚類、抗生素等，因其毒性大、成分復(fù)雜、富集性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境和人體健康構(gòu)成了巨大威脅。目前，去除水中有機(jī)污染物的傳統(tǒng)技術(shù)主要包括吸附、生物處理和高級(jí)氧化等方法。其中，作為一種高級(jí)氧化法，光催化技術(shù)是一種將光能高效轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的綠色技術(shù)，具有適用范圍廣、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)速率快、氧化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為處理水中有機(jī)污染物的有效途徑之一。常見(jiàn)的光催化材料有 、 ： 、 等。然而，這些光催化材料存在可見(jiàn)光響應(yīng)能力弱、光生電子-空穴易復(fù)合、處理后難以分離、比表面積低、吸附能力差等問(wèn)題，極大地限制了光催化活性的提高。為了解決這些問(wèn)題，研究者引入了碳材料作光催化劑的載體。其中，生物炭因其優(yōu)異的吸附能力、大比表面積和易于分離等特點(diǎn)，被廣泛用作載體與光催化劑復(fù)合，得到的生物炭載光催化復(fù)合材料通過(guò)吸附-光催化聯(lián)用技術(shù)降解水體中有機(jī)污染物，具有去除效率高、環(huán)境友好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)成為研究熱點(diǎn)。

在自然界中，木質(zhì)素產(chǎn)量?jī)H次于纖維素，是第二大生物質(zhì)資源，全球產(chǎn)量高達(dá)約1500億t/a。木質(zhì)素產(chǎn)品主要來(lái)源于制漿造紙工業(yè)副產(chǎn)品。開(kāi)發(fā)木質(zhì)素基功能材料，實(shí)現(xiàn)其高值化利用對(duì)綠色清潔生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)的意義。憑借高達(dá) 6 0 % 的碳含量、獨(dú)特的三維網(wǎng)狀苯環(huán)結(jié)構(gòu)及大量的可調(diào)控官能團(tuán)，木質(zhì)素被視為制備碳材料的理想前驅(qū)體。相比于普通碳材料，木質(zhì)素基碳材料具有高度多孔性、高比表面積及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在能源催化轉(zhuǎn)化、電化學(xué)儲(chǔ)能和環(huán)境修復(fù)治理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，成為近年來(lái)科學(xué)界的研究焦點(diǎn)之一8。因此，木質(zhì)素基碳材料作為光催化劑載體制備木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料，具有良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和前景?；诖?，本文結(jié)合近年來(lái)木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料在降解水體有機(jī)污染物方面的代表性研究成果（表1），綜述復(fù)合材料中碳載體類型、復(fù)合材料制備和改性方法以及對(duì)廢水有機(jī)污染物的降解機(jī)理，最后對(duì)復(fù)合材料在染料、抗生素、酚類等典型污染物中的應(yīng)用及研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)及展望。

1木質(zhì)素基生物炭載體類型

木質(zhì)素基生物炭載體包括無(wú)定形碳（圖1（a））碳微球（圖1（b））、碳納米纖維（圖1（c））、碳量子點(diǎn)（圖1（d））、石墨烯（圖1（e））及石墨烯量子點(diǎn)（圖1（f））等。這些碳材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和電子遷移率，負(fù)載半導(dǎo)體光催化劑作為電子轉(zhuǎn)移媒介，有助于光催化劑均勻分布，減少聚集，能有效促進(jìn)光生電子-空穴對(duì)的分離，顯著提升光催化效率。此外，碳材料與光催化劑之間的界面電子相互作用還能拓寬光吸收范圍，在光催化領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

與其他碳材料相比，無(wú)定形碳具有制備簡(jiǎn)單、成本低、導(dǎo)電性良好及吸附效果優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，制備成生物質(zhì)炭載光催化復(fù)合材料有利于光活性催化劑的分散，產(chǎn)生更多的光催化活性位點(diǎn)，是促進(jìn)環(huán)境條件下中低濃度有機(jī)污染物去除的理想材料。然而，無(wú)定形碳在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性較差，容易被氧化，且其不規(guī)則的形狀和微孔分布會(huì)導(dǎo)致與污染物的接觸不均勻，限制了吸收劑分子的擴(kuò)散，降低去除效果。

碳微球具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、可調(diào)的孔隙率和粒徑，與污染物接觸更加均勻，作為光催化劑的載體具有明顯優(yōu)勢(shì)。Sun等以木質(zhì)素硫酸鈉（SLS）為表面活性劑和碳源，制備了 B i O B r / C 復(fù)合材料。隨著SLS投加量的提高，催化劑形貌由最初的片狀轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑶驙睢Ｔ诳梢?jiàn)光下，對(duì)四環(huán)素的降解達(dá) 7 8 . 1 % 。

與無(wú)定形碳相比，碳納米纖維的細(xì)纖維形態(tài)和窄排列的微孔分布導(dǎo)致其具有較高的吸收動(dòng)力學(xué)和更好的傳質(zhì)速率。此外，碳納米纖維的高比表面積和化學(xué)穩(wěn)定性使其在表面改性與功能化方面具有很大的潛力，可以實(shí)現(xiàn)多功能的復(fù)合材料設(shè)計(jì)。Zhai等將 納米粒子及 負(fù)載在木質(zhì)素基碳納米纖維（LCNFs）上成功制備了 NFs。該催化劑在紫外可見(jiàn)光下對(duì)羅丹明B的降解率高達(dá) 9 2 . 7 6 % ，這一結(jié)果接近甚至高于目前報(bào)道的碳纖維基光催化劑。然而，相對(duì)復(fù)雜的制備過(guò)程和高昂的加工成本限制了碳納米纖維在光催化中的實(shí)際應(yīng)用。

碳量子點(diǎn)是新近建立的碳納米結(jié)構(gòu)之一，具有環(huán)境友好、導(dǎo)電性好、毒性低、穩(wěn)定性高、光學(xué)性質(zhì)好、合成路線簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。碳量子點(diǎn)作為電子儲(chǔ)庫(kù)，改善了光催化劑中光生電子-空穴對(duì)的分離，加速電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程。Zhu等制備了木質(zhì)素衍生的碳量子點(diǎn)修飾的 復(fù)合材料（CQD/BOI/CN），其具有更強(qiáng)的光捕獲能力、更高效的電荷分離和更快的電子轉(zhuǎn)移速率，光照下可實(shí)現(xiàn)對(duì)左氧氟沙星達(dá) 9 4 . 8 % 的降解效率。雖然碳量子點(diǎn)活性高、粒徑小，但容易聚集導(dǎo)致失活，難以恢復(fù)，成本較高。

石墨烯是最新的二維碳材料，具有獨(dú)特的機(jī)械、電子和熱性能，尤其材料的高比表面積和更高的透明度，使其受到廣泛關(guān)注。Yaqoob等以棕櫚油基廢料產(chǎn)生的木質(zhì)素為前驅(qū)體，采用超聲法制備了木質(zhì)素基氧化石墨烯 納米復(fù)合材料，其在紫外可見(jiàn)光下可催化降解 9 1 . 7 5 % 的染料。但受石墨烯制備工藝和成本的約束，具有理想結(jié)構(gòu)和性能催化劑的規(guī)?；a(chǎn)還存在一定的難度。

石墨烯量子點(diǎn)是一種新型的碳基熒光納米材料，具有優(yōu)異的可溶性和光致發(fā)光特性，電子遷移率高，生物相容性好，且易于功能化，是一種潛在的環(huán)保型光催化劑，也可以負(fù)載光催化劑，提高其光催化性能。Liu等3制備了磷負(fù)載的木質(zhì)素基石墨烯量子點(diǎn)/ 復(fù)合材料，對(duì)亞甲基藍(lán)和模型木質(zhì)素的光催化降解率分別為 9 4 . 6 % 和 9 3 . 1 % 。

2木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料的制備

2.1 制備方法

木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料的制備方法對(duì)其功能性具有顯著影響。目前，常用的木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料制備方法包括水熱法/溶劑熱法、水解法、煅燒法、溶膠-凝膠法、超聲/微波輔助法及靜電紡絲法等[18]。

2.1.1 水熱法/溶劑熱法

水熱法的基本原理是將反應(yīng)物置于密閉的高壓反應(yīng)釜，以水為反應(yīng)介質(zhì)，在超臨界或亞臨界狀態(tài)下，使不溶或難溶的物質(zhì)溶解并重結(jié)晶，從而進(jìn)行材料制備。該方法制備的材料具有團(tuán)聚少、比表面積大、晶?？煽亍⒕屯暾院玫葍?yōu)點(diǎn)，且合成工藝簡(jiǎn)單[19]Lu等以硫酸鹽木質(zhì)素為前驅(qū)體，采用水熱法合成了 復(fù)合材料，在 值 = 3 ～ 1 1 的范圍內(nèi)均可以去除超過(guò) 9 5 . 4 % 的剛果紅，此外，高鹽度（NaCl溶液質(zhì)量濃度 1 0 0 g / L ）下，剛果紅去除率仍高達(dá) 9 9 . 3 % 。該復(fù)合材料穩(wěn)定再生性好，連續(xù)運(yùn)行

5次，剛果紅的去除率下降不足5個(gè)百分點(diǎn)。

溶劑熱法與水熱法原理基本相同，但使用溶劑不同。溶劑熱法通常采用醇類、氯仿、苯和二甲苯等有機(jī)溶劑作為前體物的溶劑，其中醇類的使用最為廣泛。但該法易造成生產(chǎn)過(guò)程中有機(jī)溶劑的浪費(fèi)，產(chǎn)生環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。Penas-Garzon等[以木質(zhì)素為碳前驅(qū)體，采用 活化的水熱法制備碳微球，進(jìn)一步以乙醇為溶劑采用溶劑熱法將銳鈦礦型 固定在碳微球上制備Ti-C異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光催化劑，在太陽(yáng)光下可實(shí)現(xiàn)雙氯芬酸、對(duì)乙酰氨基酚和布洛芬的完全降解（圖2）。

2. 1. 2 水解法

水解法通常在常溫下進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求不高，除制備生物炭需要提供熱源外，無(wú)需進(jìn)一步加熱，能耗低。Singh等將 完全分散于乙二醇中，加入硫酸鹽木質(zhì)素制備的改性生物炭，然后向其中滴加KCI溶液。制備的混合物在室溫下攪拌、過(guò)濾、洗滌，得到BC-BiOCl復(fù)合材料。該材料在紫外光下可實(shí)現(xiàn)甲基橙的完全去除。

2.1.3 煅燒法

煅燒法是通過(guò)高溫過(guò)程使化合物熱分解并再結(jié)晶，具有反應(yīng)條件便于控制的顯著優(yōu)點(diǎn)，但存在能耗高的問(wèn)題。 X u 等2將玉米秸稈酶解木質(zhì)素和三聚氰胺的物理共混物直接煅燒，合成了木質(zhì)素基生物炭載 材料（LCN）。由于取代了 中的橋連N原子并引入了C原子，LCN提高了可見(jiàn)光利用率，增強(qiáng)了電荷轉(zhuǎn)移能力。在過(guò)硫酸鹽的輔助下，LCN表現(xiàn)出較高的四環(huán)素降解率，其降解率為原始 的6.74倍。

2.1.4 溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是制備木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料最為常用的一種方法，具有制備工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)物混合均勻以及便于操作控制等優(yōu)勢(shì)。Zhang等在 合成中，通過(guò)溶膠-凝膠法將銳鈦礦/金紅石 凝聚在木質(zhì)素基碳表面，碳賦予 擴(kuò)展光吸收區(qū)，增強(qiáng)光生載流子的分離。在 的煅燒溫度下得到的多相復(fù)合材料，其光催化活性最高，約為 的3.4倍。而Penas-Garzón等2制備的木質(zhì)素基生物炭載 光催化劑僅實(shí)現(xiàn)了 5 0 % 乙酰氨基酚的轉(zhuǎn)化，且礦化率較低（ 1 5 % ）；這可能是由于為了實(shí)現(xiàn)銳鈦礦結(jié)晶而在熱處理中采用較高溫度，導(dǎo)致該異質(zhì)結(jié)構(gòu)的晶體和顆粒尺寸較大，比表面積較小。然而，該方法制備周期較長(zhǎng)，并且存在燒結(jié)性差等問(wèn)題。

2.1.5 超聲/微波輔助法

超聲輔助法主要是利用超聲波的高頻振動(dòng)來(lái)促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)的混合，從而提高催化劑的合成效率和光催化性能[22]。Liu等[13]將磷負(fù)載的木質(zhì)素基石墨烯碳量子點(diǎn)上，與三聚氰胺制備的 在超聲波作用下合成 異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料。超聲輔助法能夠有效增加光催化劑與碳材料之間的界面接觸，使得 的多層結(jié)構(gòu)松動(dòng)， 的比表面積明顯提高，有利于其光催化活性。

微波輔助法的使用類似于超聲輔助法，其加熱速率比常規(guī)加熱更快，煅燒溫度更穩(wěn)定。Penas-Garzon等2制備了 異質(zhì)結(jié)構(gòu)，相比溶劑熱法和溶膠-凝膠法，微波輔助法制備的異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化性能最好，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)乙酰氨基酚、布洛芬和安替比林的完全降解。

2.1. 6 靜電紡絲法

靜電紡絲法是一種用于制備超細(xì)纖維的高效方法。在電紡過(guò)程中，纖維的結(jié)構(gòu)受聚合物溶液特性、工藝參數(shù)和環(huán)境參數(shù)等多種因素的影響[9]。Zhai等[3]以木質(zhì)素為原料，采用靜電紡絲法制備了碳納米纖維載體，并將 均勻分布在其表面，形成 LCNFs復(fù)合材料，其顯著改善了羅丹明B與 的接觸面積，從而將催化效率從 2 6 . 7 % 提升到 8 6 . 0 % ，并且具有較強(qiáng)的回用穩(wěn)定性。

2.2 改性方法

對(duì)木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料的改性可分為2大類，即對(duì)光催化劑的改性和對(duì)生物炭的改性。前者主要涉及對(duì)光催化劑進(jìn)行金屬摻雜、非金屬摻雜、半導(dǎo)體復(fù)合及貴金屬沉積等處理；后者主要指碳材料的磁改性和磷改性。

2. 2.1 光催化劑改性

對(duì)光催化劑進(jìn)行摻雜的金屬離子主要包括堿金屬、堿土金屬、過(guò)渡金屬和稀土金屬等。其改性的原理基本相同，都是通過(guò)向光催化劑晶體內(nèi)摻雜金屬離子引起光催化劑晶格畸變，促進(jìn)空穴的轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)光生電子與 的作用，提高催化能力。同時(shí)，這些金屬還能捕獲光生電子，進(jìn)而阻礙光生電子與空穴的復(fù)合，延長(zhǎng)光催化劑的催化壽命。Tian等23采用一鍋法以木質(zhì)素胺為碳源制備了 和Fe摻雜 三元復(fù)合材料。在可見(jiàn)光下，該材料對(duì)莫西沙星的降解率達(dá) 100 % 。然而，在進(jìn)行金屬離子摻雜的過(guò)程中，必須確定一個(gè)合適的摻雜比例。若摻雜比例過(guò)低，對(duì)光催化活性的增強(qiáng)效果不顯著；反之，若摻雜比例過(guò)高，則會(huì)形成電子-空穴的復(fù)合中心，從而難以提升光催化劑的光催化效果[24]。

非金屬摻雜通常是指將N、C、B、F、P、S等元素?fù)饺牍獯呋瘎┲羞M(jìn)行改性。在光催化劑中摻入這些非金屬元素后，會(huì)影響光催化劑的結(jié)晶。然而，由于非金屬摻雜會(huì)減小帶隙寬度，降低其氧化能力，使得非金屬摻雜成為了光催化領(lǐng)域長(zhǎng)期存在的一個(gè)難點(diǎn)[25]。

在半導(dǎo)體的復(fù)合過(guò)程中，通常選擇禁帶寬度低于光催化劑的半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)。這是由于2種半導(dǎo)體的導(dǎo)帶、價(jià)帶和禁帶寬度的差異導(dǎo)致發(fā)生交疊，使得光生電子能夠穿過(guò)較窄的禁帶半導(dǎo)體，進(jìn)入較大的禁帶半導(dǎo)體，這樣就能夠阻止光生電子-空穴的結(jié)合，同時(shí)也拓寬了光催化劑的光譜響應(yīng)區(qū)域2。Zhai等制備的 復(fù)合材料用于羅丹明B的去除， 和 的協(xié)同作用提高了電子和空穴的激發(fā)效率，延長(zhǎng)了電子-空穴對(duì)的壽命，從而提高光催化劑的光催化性能。在進(jìn)行復(fù)合前，需要綜合考慮不同半導(dǎo)體的禁帶寬度和晶型等因素，確定適合的復(fù)合方式，如簡(jiǎn)單的組合、摻雜、多層結(jié)構(gòu)及異相組合等。

貴金屬沉積是通過(guò)沉積貴金屬來(lái)改變光催化劑的電子分布，影響其表面性質(zhì)，進(jìn)而改善其光催化活性。當(dāng)貴金屬與光催化結(jié)合時(shí)，沉積貴金屬的功函數(shù)高于光催化劑的功函數(shù)。這意味著，在二者接觸的界面上，電子更容易從光催化劑轉(zhuǎn)移到貴金屬上，從而形成肖特基勢(shì)壘，有助于電荷分離和提高光催化效率。Shan等28以核桃殼為碳源，采用水解法和光沉積的方法制備了 核桃殼無(wú)定形碳復(fù)合材料。結(jié)果顯示， A g 、TiO2和無(wú)定形碳均有效地促進(jìn)了光生電子-空穴對(duì)的分離。貴金屬沉積方式與金屬離子摻雜相似，也需要適量，否則也可能造成電子-空穴對(duì)的復(fù)合。

目前，復(fù)合材料的光催化劑改性主要是減小光催化劑的禁帶寬度，或抑制電子-空穴的復(fù)合。雖然這些改性措施可以有效提高光催化劑的光催化能力，但也存在一些問(wèn)題，如重金屬摻雜可能對(duì)環(huán)境容易造成污染、改性材料的工業(yè)制備過(guò)程復(fù)雜、貴金屬價(jià)格昂貴等。

2.2.2 生物炭改性

在實(shí)際應(yīng)用中，從水體中分離碳基催化劑的過(guò)程較為復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)離心和過(guò)濾等步驟。因此，對(duì)生物炭進(jìn)行磁化改性，可以通過(guò)在外部施加低強(qiáng)度磁場(chǎng)，快速高效地實(shí)現(xiàn)催化材料的分離。Lu等將木質(zhì)素衍生的碳量子點(diǎn)負(fù)載于磁性水滑石（HTC），制備了 復(fù)合材料，其飽和磁化強(qiáng)度達(dá) 。此外，磷改性也是生物炭改性的方法之一。Ma等通過(guò)紅磷輔助球磨預(yù)處理成功制備了磷摻雜木質(zhì)素基碳量子點(diǎn)/鎳金屬有機(jī)層異質(zhì)結(jié)（P-CD/Ni-MOL）復(fù)合材料，P摻雜增加了材料的親水性，但降低了導(dǎo)帶的位置，從而產(chǎn)生了更活躍的· ，使得四環(huán)素降解率達(dá) 9 8 . 9 8 % （圖3）。

3木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料的降解機(jī)理

在去除有機(jī)污染物的過(guò)程中，木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料的反應(yīng)機(jī)理可以簡(jiǎn)單分為污染物吸附、光激發(fā)電子-空穴產(chǎn)生活性氧基團(tuán)，以及污染物催化降解3個(gè)方面。通過(guò)將光催化劑負(fù)載在木質(zhì)素基碳材料上，可以表現(xiàn)出比單一光催化劑更優(yōu)異的光催化性能。

3.1木質(zhì)素基生物炭載體的吸附機(jī)制

碳材料的主要吸附機(jī)理包括靜電吸附、 π - π 堆疊、孔隙填充等。靜電吸附是主要形式，利用生物炭比表面積易調(diào)控、孔隙率高和表面官能團(tuán)豐富等特點(diǎn)，將污染物吸附到生物炭表面，從而提高木質(zhì)素基碳催化材料對(duì)污染物的去除速率和效果29]。Penas-Garz6等制備的Ti2-C20，其對(duì)雙氯芬酸的吸附率達(dá) 6 2 . 5 % 。Ti2-C20對(duì)雙氯芬酸的高親和力可能是由于陰離子雙氯芬酸物種之間的靜電相互作用?？紫短畛淅昧颂疾牧系目紫督Y(jié)構(gòu)，通過(guò)分子間作用力等擴(kuò)散機(jī)制進(jìn)行物質(zhì)傳遞的過(guò)程。Lu等制備的 HTC復(fù)合材料在暗實(shí)驗(yàn)中對(duì)剛果紅的吸附率為 6 5 . 3 0 % 。結(jié)果表明，該催化劑具有介孔結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了污染物分子在催化劑內(nèi)部的擴(kuò)散和傳質(zhì)，使其能夠順利地接近活性部位。除了單一作用外，還有多種作用協(xié)同產(chǎn)生吸附效果。Donar等3以堿木質(zhì)素為碳源，采用水熱碳化法和水熱法制備了LBC-TiO復(fù)合材料。暗反應(yīng)中LBC-TiO對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附率為 2 0 % ，其吸附過(guò)程同時(shí)存在 π - π 共軛和靜電吸附作用。 π 鍵是由共面原子的平行p軌道交迭而成，可以在吸附質(zhì)與吸附劑之間形成絡(luò)合，從而實(shí)現(xiàn)吸附分離。

3.2光催化降解機(jī)制

在光降解過(guò)程中，產(chǎn)生氫氧自由基（·OH）、超氧自由基（ ）和單線態(tài)氧（ ）等活性氧基團(tuán)，是實(shí)現(xiàn)污染物高效降解必不可少的一個(gè)途徑。Zhu等制備的CQD/BOI/CN復(fù)合材料光催化去除左氧氟沙星的研究中，電子順磁共振分析和自由基捕獲實(shí)驗(yàn)表明，·OH和· 對(duì)左氧氟沙星的降解起控制作用，通過(guò)脫乙?；?、脫羧、喹諾酮環(huán)斷裂和哌嗪部分氧化等途徑，將有機(jī)污染物分解為無(wú)毒的小分子，最終實(shí)現(xiàn)降解和礦化（圖4）。Wang等采用一步水熱法制備了木質(zhì)素衍生的多孔結(jié)構(gòu) 納米復(fù)合材料，用于降解鹽酸土霉素。自由基淬滅實(shí)驗(yàn)表明，· 是主要自由基。Chen等合成了以石墨烯和石墨碳氮化物（ ）為原料的光催化復(fù)合材料，其光催化反應(yīng)效率比傳統(tǒng) 提高了3倍。這是因?yàn)榍度氲牡膔 G O 與傳統(tǒng) 緊密接觸而減低了電子-空穴的復(fù)合率，增加了電導(dǎo)率、表面積和活性點(diǎn)位，有利于 的形成。

4木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料的應(yīng)用

木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料將光催化與吸附相結(jié)合，利用生物炭無(wú)毒、低成本和比表面積大等優(yōu)勢(shì)與光催化材料結(jié)合，使木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料成為一種綠色、環(huán)保、高效且極具前景的催化材料。目前，木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料已被廣泛應(yīng)用于處理染料、抗生素和酚類等污染物中，具有優(yōu)異的去除效果。

4.1染料

紡織工業(yè)每年排放廢水量高達(dá)約20億t，在全國(guó)41個(gè)行業(yè)中排名第3。由于其高色度、強(qiáng)毒性、多變性及有機(jī)物含量較高且種類豐富等特點(diǎn)，紡織工業(yè)廢水已成為制約紡織行業(yè)發(fā)展的主要障礙[33]。近年來(lái)，光催化技術(shù)因其效率高、低能耗、多功能性和環(huán)境友好等特點(diǎn)，開(kāi)始被應(yīng)用于印染廢水的處理。其中，木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料在對(duì)亞甲基藍(lán)、甲基橙、剛果紅、羅丹明B和活性藍(lán)等染料的處理中，均表現(xiàn)出了優(yōu)異的光催化活性和降解能力。Vadivel等[34]在 下熱解 和硫酸鹽木質(zhì)素的混合物制備碳/TiO納米復(fù)合材料（ ），在UV照射下，

Fig.4SchematicdiagramilustratingthepossblepotocataltcmchanismforthedegradationofLEVbyCQD/BO/CNphotoals其對(duì)亞甲基藍(lán)和羅丹明B的降解率分別達(dá) 8 5 % 和4 8 % 。Li等35制備了生物炭/NiCr-LDH復(fù)合材料，當(dāng)其在自然 范圍內(nèi)、氙燈照射 、復(fù)合材料投加量 1 . 0 m g / m L 時(shí)，對(duì)剛果紅降解率達(dá) 100 % 。電子順磁共振分析和自由基猝滅實(shí)驗(yàn)表明，·OH和 是控制剛果紅降解的主要活性物種。因?yàn)槿玖系淖陨硇再|(zhì)不同，所以相同的復(fù)合材料對(duì)不同染料的降解效果不同。由于實(shí)際染料廢水的成分復(fù)雜，可能含有多種污染物，因此復(fù)合材料是否能保持良好的降解效果，還需要進(jìn)行更多的研究。

4.2抗生素

抗生素被廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)?？股氐姆€(wěn)定性較好，難以降解，且會(huì)使土壤和水中的細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性，所以不能將未處理的抗生素直接排入環(huán)境中。在早期的研究中，吸附、生物降解等方法常被用于處理水中的抗生素，而光催化技術(shù)的發(fā)展提供了一種新的思路。已有文獻(xiàn)報(bào)道了木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料對(duì)布洛芬[15]、四環(huán)素]和左氧氟沙星的去除研究，獲得較好的去除效果。

4.3酚類

酚類有機(jī)物是水體中常見(jiàn)且具有強(qiáng)毒性的污染物，如對(duì)乙酰氨基酚[2]、乙酰氨基酚[14]、4-氯苯酚[36]等。近年來(lái)因焦化、鋼鐵和制藥等行業(yè)產(chǎn)生的酚類廢水造成的污染引起了廣泛關(guān)注[]。Moraes等分別在600和 下煅燒制備了硫酸鹽木質(zhì)素基碳干凝膠/氧化（XCL/ZnO）復(fù)合材料，在pH值3＼～10、溫度 的條件下，該材料對(duì)4-氯苯酚的降解率為 91 % 。其中，在 下煅燒制備的 對(duì)4-氯苯酚的總光降解能力比 下煅燒制備的XCL/ZnO提高了2 0 % 。由此可見(jiàn)，制備條件對(duì)木質(zhì)素基碳催化材料的光催化能力有較大的影響。

5結(jié)語(yǔ)

木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料通過(guò)吸附-光催化聯(lián)用技術(shù)降解水體中有機(jī)污染物，具有去除效率高、環(huán)境友好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，有良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和前景。本文以木質(zhì)素基碳材料作為光催化劑載體，介紹了碳載體的類型，包括無(wú)定形碳、碳微球、碳納米纖維、碳量子點(diǎn)、石墨烯及石墨烯碳量子點(diǎn)等。這些碳載體具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和電子遷移率。為了獲得光催化性能優(yōu)異的復(fù)合材料，根據(jù)載體類型、光催化劑種類等選擇合適的制備和改性方法。此外，本文還介紹了復(fù)合材料降解水體有機(jī)污染物的機(jī)理，主要包括吸附和光催化降解機(jī)制。目前，關(guān)于木質(zhì)素基生物炭載光催化復(fù)合材料的研究尚處于實(shí)驗(yàn)階段，處理對(duì)象單一，且以有機(jī)污染物的降解為主，在無(wú)機(jī)污染物和實(shí)際廢水的去除研究較少，還需繼續(xù)探索。

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（責(zé)任編輯：楊苗秀）