Photochemical oxidation mechanism of microcystin-RR by p-n heterojunction Ag/Ag_2O-BiVO_4  

p-n型异质结催化剂Ag_2O-BiVO_4对微囊藻毒素(MC-RR)的光化学氧化机理研究（英文）

作　　者：吴春红[1,2,3,4] 方艳芬[1,2,3] Araya Hailu Tirusew 向淼淼 黄应平[2,3] 陈春城[2,3] 

机构地区：[1]三峡大学生物与制药学院,湖北宜昌443002 [2]三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心(三峡大学),湖北宜昌443002 [3]三峡库区生态环境教育部工程研究中心(三峡大学),湖北宜昌443002 [4]三峡大学医学院,湖北宜昌443002

出　　处：《Chinese Journal of Catalysis》2017年第2期192-198,共7页催化学报（英文）

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China (21677086, 21407092, 21377067, 21577078);the Natural Science Foundation for Innovation Group of Hubei Province, China (2015CFA021)~~

摘　　要：Microcystin-RR（MC-RR）,a form of microcystin with two arginine moieties,is a cyanobacterial toxin that has been detected across a wide geographic range.It is a great concern globally because of its potential liver toxicity.Herein,the abilities of BiVO4,Ag-BiVO4,Ag2O-BiVO4 and Ag/Ag2O-BiVO4 to photocatalytically degrade MC-RR under visible-light irradiation（λ≥420 nm） were investigated and compared.The possible degradation pathways were explored through analysis of the reaction intermediates by high-performance liquid chromatography-mass spectrometry.The results showed that the presence of Ag^0 enhanced the photocatalytic efficiency of Ag/Ag2O-BiVO4 via a synergetic effect between Ag2O and Ag^0 at the p-n heterojunction.Moreover,the presence of Ag^0 also greatly promoted the adsorption of MC-RR on the photocatalyst surface.Toxicological experiments on mice showed that the toxicity of MC-RR was significantly reduced after photocatalytic degradation.微囊藻毒素(MC-RR)是一种具有两个精氨酸结构的微囊藻毒素,它是由蓝藻细菌产生的一种能普遍被检测到的细胞毒素,近来由于其潜在的肝毒性受关注.在可见光(λ≥420 nm)照射条件下,以MC-RR为光催化降解污染物,对BiVO_4,Ag-BiVO_4,Ag_2O-BiVO_4和Ag/Ag_2O-BiVO_4光催化降解性能进行了比较研究.通过HPLC-MS测定了其中间产物,并分析了其可能的降解途径.结果表明,Ag的存在通过构筑p-n异质结光催化剂而提高了Ag/Ag_2O-BiVO_4的光催化效率.此外,Ag^0的存在极大地促进了MC-RR在光催化剂表面上的吸附作用.小鼠的毒理学实验表明,MC-RR经过光催化降解后毒性显着降低.由于水体富营养化形成的蓝绿藻促进微囊藻毒素的形成,这已成为全球关注的问题.被微囊藻毒素污染的饮用水除了会毒害野生动物,家畜和家禽外,还会损害人类肝脏,这也是肝癌的发病率高的原因.毒理学研究发现,微囊藻毒素通过结合到1A(PP1)和2A(PP2)上强烈地抑制蛋白磷酸酶的活性,从而导致肝细胞的损伤,引发原发性肿瘤.目前对光催化降解MC-RR的研究主要集中在紫外光催化氧化领域.采用太阳光中的紫外区或者近紫外区,利用传统的TiO_2光催化剂对MC-LR的光催化氧化研究;太阳光中只有极少部分(约4%)的紫外光,大部分(约43%)是可见光,因此,如何将光催化剂的吸收光谱拓宽至可见光区域,提高催化剂对可见光的利用率,进一步提高光催化降解MC-RR的能力,具有一定的理论和实际意义.钒酸铋是一类新型的p型可见光光催化剂,将其与n型半导体Ag_2O材料选择性的复合制备出p-n型异质结复合光催化剂能够显著地提高其光催化性能.本文将这种复合光催化剂的应用扩展到广泛检测到的毒素MC-RR的降解中,以实现可见光降解.发现Ag/Ag_2O-BiVO_4可以在可见光照射下有效光催化降解MC-RR.跟踪其降解中间产物,研究了其可能降解途径,并提出了在异�

关 键 词：PHOTOCHEMICAL p-n heterojunction Silver Silver oxide Bismuth orthovanadate Microcystin-RR（MC-RR） Mechanism 

分 类 号：O643.36[理学—物理化学]