光電催化對(duì)水中藥物和個(gè)人護(hù)理品的降解綜述

張博李雪梅岳浩偉

(山東建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，山東 濟(jì)南250101)

0 引言

近幾十年來(lái)， 隨著藥物和個(gè)人護(hù)理品( Pharmaceuticals and Personal Care Products，PPCPs)在醫(yī)療、保健品、化妝品、畜牧養(yǎng)殖等行業(yè)的過(guò)度及不適當(dāng)使用，在水環(huán)境中會(huì)被頻繁檢測(cè)出來(lái)[1]。 其會(huì)隨著食物鏈、食物網(wǎng)不斷富集，從而危害生態(tài)環(huán)境和人體健康[2]。 目前全世界生產(chǎn)和使用的PPCPs 多達(dá)5 萬(wàn)余種。 我國(guó)作為世界上最大的藥品消費(fèi)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)，每年使用的PPCPs 超過(guò)2 萬(wàn)t。 在我國(guó)東部地區(qū)的環(huán)境調(diào)查中，至少一次檢出過(guò)23 種磺胺類抗生素。 珠江的河水中檢測(cè)出磺胺甲嘧啶(40 ～1 390 ng/L)[3]，海河流域檢出磺胺甲惡唑(未檢出～940 ng/L)。 葉計(jì)朋等[4]研究了9 種典型的PPCPs 在珠江重要水體中的污染特征，顯示廣州河段和深圳河PPCPs 污染非常嚴(yán)重，最高達(dá)1.34 μg/L，比美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家河流中的還要高。 徐維海等[5]研究了常用PPCPs 在廣州、香港污水處理廠中的水平，發(fā)現(xiàn)氧氟沙星、諾氟沙星、紅霉素、羅紅霉素和磺胺甲惡唑在幾家污水廠中均有檢出，進(jìn)、出水范圍分別為16～1 987 和16～2 054 ng/L。

藥物活性化合物及其生物活性代謝物通過(guò)直接或間接來(lái)源進(jìn)入水體，如制藥工業(yè)和醫(yī)院污水經(jīng)過(guò)處理后排放到城市和農(nóng)村徑流[6]。 這些化合物在廢水處理過(guò)程中沒(méi)有完全消除[7]，排入水體后，導(dǎo)致在地下水和地表水中檢測(cè)到從ng/L 到μg/L 不等的PPCPs。 即使是ng/L 級(jí)別的PPCPs 對(duì)人體和生態(tài)系統(tǒng)都會(huì)造成各種危害[8]，尤其是一些干擾內(nèi)分泌的環(huán)境激素類PPCPs 對(duì)人類和動(dòng)物的生殖遺傳造成了干擾，嚴(yán)重威脅人類的生存和物種的繁衍。研究PPCPs 的分解和礦化技術(shù)，從水環(huán)境中去除PPCPs 已成為當(dāng)務(wù)之急。

傳統(tǒng)的廢水處理方法，如生物處理、吸附和混凝，并不能完全去除廢水中的PPCPs[9]。 多數(shù)情況下，生物、物理和化學(xué)處理方法并不能有效地降解和礦化水中的PPCPs。 通過(guò)混凝、吸附也只是將PPCPs 從液相轉(zhuǎn)移到固相，并沒(méi)有完全降解，而且成本通常較高。與這些傳統(tǒng)技術(shù)相比，高級(jí)氧化工藝具有完全礦化氧化能力強(qiáng)、二次污染少、工作面積小等優(yōu)點(diǎn)。 其技術(shù)包括光催化降解、臭氧氧化、芬頓法、光芬頓法，以及電化學(xué)氧化法等，都可用于降解PPCPs[10]。 光電催化技術(shù)被認(rèn)為是滿足日益增長(zhǎng)的能源需求和提供有效的廢水處理的一種很有前途的解決方案。 其是將光催化法與電化學(xué)法相結(jié)合的新型技術(shù)，通過(guò)在光照下對(duì)半導(dǎo)體光陽(yáng)極施加偏置電壓，外加電場(chǎng)有效地抑制了光生電子空穴對(duì)的復(fù)合，提高了半導(dǎo)體光催化劑的光催化活性[11]。 近幾年的研究表明，光電催化作為一種新興的高級(jí)氧化技術(shù)，對(duì)水中的PPCPs 具有非常高的降解效能[12]。 但是，目前光電催化降解PPCPs 的研究還處于發(fā)展階段，在光電極材料及光電催化機(jī)理方面仍有很大的發(fā)展空間。

1 光電催化降解PPCPs 原理

在光電催化系統(tǒng)中，光活性半導(dǎo)體材料固定在電極上作為陽(yáng)極，施加適當(dāng)波長(zhǎng)的光和一定的電位可以實(shí)現(xiàn)PPCPs 的有效降解。 如圖1 所示，當(dāng)照射半導(dǎo)體光催化劑時(shí)，如果入射光子的能量(hν)高于半導(dǎo)體的帶隙(Eg)，價(jià)帶(VB)中的電子被激發(fā)躍遷進(jìn)入導(dǎo)帶(CB)，成為高活性光生電子(e-)；同時(shí)，帶正電荷的光生空穴(h+)留在價(jià)帶上，生成光生電子/空穴對(duì)。 電子和空穴分離后，遷移到半導(dǎo)體表面。 價(jià)帶上產(chǎn)生的h+具有很強(qiáng)的氧化性，可以直接與吸附在催化劑表面的有機(jī)物反應(yīng)，也可與H2O /OH-反應(yīng)形成強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)[13]?！H 的氧化能力非常強(qiáng)，幾乎毫無(wú)選擇地將PPCPs礦化降解。 導(dǎo)帶上的電子可以與反應(yīng)體系中被吸附或溶解的氧相互作用，形成超氧根離子(·)，其也具有很強(qiáng)的氧化能力。 混合物中的各種物質(zhì)之間可能發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng)，生成H2O2和·OH。

圖1 光電催化降解PPCPs 原理圖

當(dāng)光激活的半導(dǎo)體電極浸泡在含有氧化還原電對(duì)的電解質(zhì)溶液中后，在半導(dǎo)體/溶液界面會(huì)形成半導(dǎo)體一側(cè)的空間電荷層、界面上的緊密雙電層和液相的分散層。 同時(shí)，形成的勢(shì)壘電場(chǎng)能使光生電子和空穴以電遷移的方式向相反方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電荷的分離[14]。 當(dāng)向半導(dǎo)體光陽(yáng)極施加偏置電壓時(shí)，光生電子可以通過(guò)外部電路轉(zhuǎn)移到陰極。 這樣光生空穴集中在陽(yáng)極，光生電子/空穴對(duì)的復(fù)合減少，污染物可以更有效地降解。 根據(jù)施加的偏置電壓不同，對(duì)應(yīng)不同的光電催化協(xié)同機(jī)制[15]。 低于目標(biāo)污染物氧化還原電位的外加偏壓通過(guò)促進(jìn)光生空穴和電子的分離和轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)了這些污染物的光催化降解。

光電催化降解PPCPs 的優(yōu)點(diǎn)有:(1) 從空間上將價(jià)帶空穴的氧化反應(yīng)與導(dǎo)帶電子的還原反應(yīng)分開(kāi)，有效降低空穴與電子的復(fù)合率；(2) 導(dǎo)帶電子被轉(zhuǎn)移到陰極上，與水中的H+發(fā)生還原反應(yīng)，不再需要向系統(tǒng)內(nèi)注入O2來(lái)捕獲電子。

2 研究進(jìn)展

由于氧化物質(zhì)(如·OH 的產(chǎn)生)發(fā)生在陽(yáng)極表面，電極材料的性質(zhì)是決定光電催化處理效果的關(guān)鍵因素，控制著體系的效率、穩(wěn)定性、成本、催化活性和選擇性。 半導(dǎo)體能夠通過(guò)吸收光產(chǎn)生載流子(電子/空穴對(duì))，因此可以作為很有前途的電極材料[16]。 然而，半導(dǎo)體在光催化過(guò)程中使用的主要限制是光生載流子的復(fù)合。 為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們已經(jīng)做了很多努力來(lái)最小化電子/空穴的復(fù)合，如合成固定在不同底物上的納米顆粒光催化劑[17]，將半導(dǎo)體與其電子能帶結(jié)構(gòu)相耦合，或者在其基質(zhì)中加入貴金屬。 為了提高催化劑的催化效率，通常采用形貌構(gòu)建(如納米管)和用窄帶隙的助催化劑(如RuO2、g-C3N4、CuS 和Ag2Se)進(jìn)行復(fù)合制備。 金屬硫化物(Mo2S 和ZnIn2S4)、金屬氧化物(CuO)、有機(jī)導(dǎo)電材料(3，4-乙二氧基噻吩、聚偏氟乙烯)，以及某些復(fù)合材料，如還原氧化石墨烯(RGO)/AgCl、FeMoO4/石墨烯(GO)、Ag3PO4/BiVO4、BiVO4/ZnO、Cu2O/α-Fe2O3和Bi2O3-WO3p-n 異質(zhì)結(jié)、α-Fe2O3/CeO2Z 型異質(zhì)結(jié)等，也已用于催化降解PPCPs。 不同光電催化陽(yáng)極在PPCPs 降解中的應(yīng)用見(jiàn)表1。

表1 PPCPs 光電催化降解研究進(jìn)展表

2.1 光電催化電極材料

2.1.1 TiO2納米管

TiO2納米材料是一種穩(wěn)定、無(wú)毒、低成本的半導(dǎo)體材料，具有比表面積大、氧化力強(qiáng)、透光和散射效果好等優(yōu)點(diǎn)[18]，是一種很有前途的光電催化污水處理材料。 TiO2最常見(jiàn)的形式是納米顆粒，但在固定于光催化陽(yáng)極的過(guò)程中易造成比表面積的下降，使固液接觸面積減小，降低了降解效率。 胡敏等[19]認(rèn)為吸附是光降解有機(jī)物的先決條件，因而在光電催化過(guò)程中半導(dǎo)體催化劑對(duì)污染物的吸附是非常重要的步驟，增大催化劑的比表面積，制備介孔、中空的材料，可以增大對(duì)污染物的吸附。 根據(jù)催化劑的發(fā)展歷史(尺寸控制→晶型控制→核殼結(jié)構(gòu)→中空結(jié)構(gòu))[20]，中空結(jié)構(gòu)的催化劑是目前研究的熱點(diǎn)。 近年發(fā)展起來(lái)的新型納米TiO2材料(如介孔TiO2、中空TiO2、TiO2納米管)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，可以方便地將電荷傳輸?shù)桨l(fā)生界面反應(yīng)的電極表面。 從實(shí)用的角度看，鈦基片上原位生長(zhǎng)的TiO2納米管易于作為光陽(yáng)極用于廢水凈化，而不需要分離催化劑。 最重要的部分在于其獨(dú)特的納米管結(jié)構(gòu)，便于空穴向電極/電解質(zhì)界面移動(dòng)，電子沿垂直通道遷移[21]，從而降低電子/空穴的復(fù)合概率。 張坤等[22]采用電化學(xué)陽(yáng)極氧化的方法，分別以HF 水溶液和含NH4F 的丙三醇溶液為電解液，制備出高度有序的TiO2納米管電極。 SAUER 等[23]研究了TiO2納米管電極光電催化降解四環(huán)素，發(fā)現(xiàn)兩種TiO2納米管電極均具有優(yōu)異的光電催化活性，其中丙三醇溶液作為電解質(zhì)制備的TiO2納米管管長(zhǎng)為3 μm，在紫外光下，偏壓4 V 時(shí)，可在180 min 內(nèi)去除約92%的四環(huán)素。 李耀邦[24]以柔性鈦絲為鈦源基底，應(yīng)用陽(yáng)極氧化法在鈦絲上原位生長(zhǎng)整齊有序的TiO2納米管陣列，再以Pd金屬顆粒負(fù)載基底電極，制備Pd/TiO2納米管光催化陽(yáng)極。 研究結(jié)果表明Pd/TiO2納米管材料對(duì)氟苯尼考具有優(yōu)異的光電催化降解性能，負(fù)載Pd 等離子效應(yīng)可以加強(qiáng)基底TiO2陣列的可見(jiàn)光響應(yīng)，同時(shí)在Pd 納米顆粒與TiO2之間構(gòu)建的肖特基勢(shì)壘，加速了電子和空穴的分離。 繆應(yīng)純等[25]研究了TiO2納米管陣列光電催化降解抗生素，所制備的TiO2納米管陣列對(duì)四環(huán)素、頭孢唑啉鈉、頭孢噻肟鈉的降解率分別接近80%、86%和87%，降解速率是單純光催化時(shí)的3 倍，是單純電催化時(shí)的7 倍。 王有梅[26]制備了改性TiO2納米管，并研究了光電催化降解磺胺嘧啶，在將通過(guò)陽(yáng)極氧化制備的MoS2通過(guò)光輔助電沉積負(fù)載到TiO2納米管中之后，高度有序的TiO2納米管陣列電極會(huì)保留TiO2納米管的有序結(jié)構(gòu)。 當(dāng)TiO2納米管陣列經(jīng)MoS2負(fù)載后，提高了光吸收性能，降低了由光產(chǎn)生的電子和空穴的復(fù)合率，并提高了光生電子的傳遞速度，而通過(guò)20 min 的光輔助電沉積反應(yīng)制備的MoS2/TiO2納米管陣列電極大大提高了TiO2納米管的可見(jiàn)光催化效率，磺胺嘧啶的分解效率在240 min 內(nèi)達(dá)到60%。 李蓓蓓[27]使用電化學(xué)還原法對(duì)TiO2納米管光電極進(jìn)行了Ti3+自摻雜改性，改性后的TiO2納米管光電極降解水中諾氟沙星，其光電催化降解反應(yīng)遵循Langmuir-Hinshelwood擬一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。 當(dāng)外加偏壓為1.2 V，電解質(zhì)為0.01 mol/L，諾氟沙星初始質(zhì)量濃度為5 mg/L時(shí)，反應(yīng)5 h 后自摻雜TiO2納米管對(duì)諾氟沙星的降解率為92.1%，表觀速率常數(shù)為0.4986 s-1，分別是單純光降解和單純光催化時(shí)的6.05 和2.40 倍，說(shuō)明外加偏壓可以有效地促進(jìn)載流子的分離，從而顯著提高自摻雜TiO2納米管光電極的光催化效果。 在諾氟沙星的降解過(guò)中，h+、·OH 和·都起到了一定作用，且對(duì)諾氟沙星降解率的貢獻(xiàn)從大到小依次為·、h+、·OH。 自摻雜TiO2納米管光電極的重復(fù)性和穩(wěn)定性良好，連續(xù)使用了5 次之后，對(duì)諾氟沙星的光電催化降解率僅下降了0.6%。

2.1.2 ZnO

ZnO 催化劑由于具有無(wú)毒、高電子遷移率等優(yōu)點(diǎn)，也已廣泛應(yīng)用于PPCPs 的光電催化降解。 ZnO具有六方纖鋅礦和立方閃鋅礦兩種晶體結(jié)構(gòu)。 纖鋅礦在環(huán)境條件下是熱力學(xué)上最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，其帶隙Eg值為3.4 eV，具有很高的電化學(xué)穩(wěn)定性，可在自然光照射下使用[28]。 ZnO 薄膜是透明的，提高了光對(duì)材料的穿透性，從而提高了反應(yīng)產(chǎn)生電子/空穴對(duì)的能力。 MHB 等[29]稱其性能甚至比TiO2更好，因此成為光電催化應(yīng)用于廢水處理的一種替代功能材料。 MHB 等[29]利用射頻濺射技術(shù)在摻氟氧化錫玻璃上制備了Ni 摻雜ZnO 作為光陽(yáng)極，用于紫外光照射下對(duì)環(huán)丙沙星的光電降解。 改性后的光陽(yáng)極實(shí)現(xiàn)了電解和光解過(guò)程高度增強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)。 電催化氧化產(chǎn)生的O2可以接受電子參與光催化過(guò)程，通過(guò)間接氧化提高了降解速率。 此外，三元復(fù)合電極具有較大的電活性表面積，為H2O 的氧化提供了更多的活性中心。 MHB 等[29]還探索了鎳修飾的ZnO 陽(yáng)極在可見(jiàn)光照射下對(duì)諾氟沙星的光電催化降解，其降解率(62%)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原始ZnO 的降解率(28%)。TIAN 等[30]在0.8 V 電位下使用Co 摻雜的ZnO 光電催化降解10 mg/L 氧氟沙星，6 h 后獲得了86.7%的降解率。 GHOLAMI 等[31]開(kāi)發(fā)了另一種方法，將液相沉積技術(shù)與連續(xù)的離子層吸附和反應(yīng)過(guò)程相結(jié)合，制備了BiVO4/ZnO 復(fù)合薄膜。 在ZnO 中引入BiVO4明顯改善了薄膜的光吸收，復(fù)合薄膜的電荷轉(zhuǎn)移效率高于純的ZnO 和BiVO4薄膜，結(jié)果表明采用BiVO4/ZnO 薄膜的光電催化工藝在2 h 內(nèi)對(duì)四環(huán)素的去除率(66.1%)高于直接光解(不降解)、電化學(xué)氧化(21.1%)和光催化(36.9%)。

2.1.3 WO3

WO3是與TiO2一樣的n 型半導(dǎo)體金屬氧化物，Eg值約為2.5～2.7 eV，明顯低于TiO2的，因此更容易形成光生電子/空穴對(duì)。 在可見(jiàn)光照射下其表現(xiàn)出更好的性能，但主要缺點(diǎn)是不像TiO2那樣無(wú)害，是一種危險(xiǎn)、有毒和有刺激性的金屬氧化物。HEPEL 等[32]于2001 年首次報(bào)道了WO3光陽(yáng)極在廢水修復(fù)中的應(yīng)用，很好地證明了這種材料在有機(jī)污染物治理中的潛在應(yīng)用價(jià)值。 ZHU 等[33]報(bào)道摻雜了還原氧化石墨烯的WO3內(nèi)增加了π→π*和n→π*電子躍遷，吸光范圍截止波長(zhǎng)從450 nm紅移至800 nm，禁帶寬度從2.75 eV 降至2.15 eV。 可見(jiàn)光照射3 h，單獨(dú)的WO3對(duì)10 mg/L磺胺甲惡唑的去除率為46.2%，而改性后的WO3幾乎可以完全去除磺胺甲惡唑。

2.1.4 其他半導(dǎo)體及復(fù)合材料

為了尋找廉價(jià)、高效和高度穩(wěn)定的光催化劑，使其能夠從太陽(yáng)光譜中吸收更多的能量來(lái)光誘導(dǎo)電子/空穴對(duì)，許多其他純金屬氧化物半導(dǎo)體也作為光陽(yáng)極材料而得到研究，如金屬硫化物[34]。 金屬硫化物具有優(yōu)異的光電性能和相對(duì)窄的帶隙，并且S 元素有利于O2的吸附，從而加速了光電催化反應(yīng)過(guò)程。 ZHOU 等[35]用不同的水熱方法(水或氨水)在鈦箔上制備了垂直排列的MoS2納米片，并探索了其對(duì)環(huán)丙沙星的光電催化降解，發(fā)現(xiàn)所制備的光陽(yáng)極的光電催化活性與其物相、結(jié)晶度、長(zhǎng)度、層數(shù)和光子吸收效率密切相關(guān)，層數(shù)較少的MoS2具有較高的光電流，這主要?dú)w因于其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)，如較小的納米片厚度、較短的薄膜長(zhǎng)度、最佳的可見(jiàn)光吸收效率、暴露的活性面和混雜的相結(jié)構(gòu)等。 與金屬氧化物相比，三元金屬硫化物具有更好的光電性能和更高的化學(xué)穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性，因此也用作PPCPs 光電催化的光陽(yáng)極。 張傲[36]設(shè)計(jì)構(gòu)建了3D 分級(jí)花狀MoS2＠CoMoS4Z 型半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)。 在由2D 納米片堆積而成的3D CoMoS4微花中，納米片相互交叉形成大量的自由空間，顯著增大了CoMoS4的比表面積。 而且每個(gè)納米片作為支撐劑都能提供良好的接觸界面，有利于MoS2納米片的垂直生長(zhǎng)，最終形成的3D 分級(jí)花狀形貌的MoS2＠CoMoS4具有更大的表面積和更好的可見(jiàn)光吸收。 Z構(gòu)型p-n 異質(zhì)結(jié)的形成，不僅顯著促進(jìn)了光誘導(dǎo)的空穴/電子對(duì)的分離效率，而且還具有更強(qiáng)的氧化還原能力。 在可見(jiàn)光照射/特定附加偏壓作用下，在180 min 內(nèi)洛美沙星降解效率達(dá)到81%。 4 次循環(huán)試驗(yàn)后，MoS2＠CoMoS4仍然具有很好的穩(wěn)定性。 此外，LIU[37]利用聚3，4-乙二氧基噻吩改性聚偏氟乙烯膜，可用于可見(jiàn)光光電催化降解鹽酸四環(huán)素。 光電催化法對(duì)PPCPs 的去除率分別是光催化和光解的1.6 和7.9 倍，主要?dú)w功于聚3，4-乙二氧基噻吩的高電導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性和光電活性。

一些復(fù)合材料的光電催化活性也高于單組分催化劑。 研究表明RGO 能有效提高AgCl 量子點(diǎn)對(duì)可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)降解四環(huán)素的光電催化性能[38]。 RGO/AgCl 量子點(diǎn)復(fù)合材料對(duì)抗生素的降解效率約為AgCl 量子點(diǎn)的1.5 倍，主要?dú)w因于引入高導(dǎo)電性石墨烯加速了載流子轉(zhuǎn)移和量子點(diǎn)的分離。 在FeMoO4/GO 復(fù)合材料的光電催化降解污染物過(guò)程中也觀察到了類似的現(xiàn)象[39]。

早期對(duì)TiO2、ZnO 等吸收紫外光的催化劑研究較多，但太陽(yáng)光中只含有不到5%的紫外光，光電催化的未來(lái)研究應(yīng)集中在開(kāi)發(fā)具有更高量子效率和穩(wěn)定性，及可以使用更多太陽(yáng)光譜的光陽(yáng)極上。

2.2 光電催化與其他技術(shù)協(xié)同催化降解PPCPs

自20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始對(duì)廢水中難分解的PPCPs 進(jìn)行光電效應(yīng)和超聲協(xié)同處理研究，并且取得了很好的效果。 TRABELSI 等[40]發(fā)現(xiàn)超聲波在電化學(xué)作用下可以協(xié)同分解苯酚，當(dāng)超聲頻率為20 kHz 時(shí)，反應(yīng)10 min 后苯酚的去除率為75%；當(dāng)頻率為540 kHz 和相同反應(yīng)時(shí)間時(shí)，苯酚去除率達(dá)到95%，而且不產(chǎn)生有害的芳香族化合物，僅產(chǎn)生乙酸。 然而，盡管超聲波具有清潔和高效率的優(yōu)點(diǎn)，但是其消耗能量多、成本高，如何利用低頻、低功率超聲協(xié)同降解有機(jī)廢水的光電分解是值得研究的方向[41]。

把光催化、電催化、酶催化的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，可以有效降解PPCPs。 程玲[16]研究了光電催化、電酶催化及二者的耦聯(lián)體系對(duì)PPCPs 的降解，并描述了降解途徑。 褚衍洋等[17]發(fā)現(xiàn)在耦聯(lián)體系中，60 min時(shí)羅丹明B 的脫色率＞80%，遠(yuǎn)高于其他體系，且電極的穩(wěn)定性和可重復(fù)利用性都很好。 同樣，如果將該系統(tǒng)用于四環(huán)素的分解，則處理2 h 后的去除率＞93%。

光電催化技術(shù)還可以與其他工藝(如生物法、芬頓法、臭氧氧化法等)耦合或結(jié)合使用，以開(kāi)發(fā)具有更強(qiáng)的氧化能力、更高的效率、更短的時(shí)間并在更復(fù)雜的水基質(zhì)中處理PPCPs 的技術(shù)，還可以與燃料電池相結(jié)合，以降低大規(guī)模應(yīng)用的能耗。 光電催化與其他技術(shù)協(xié)同催化降解PPCPs 目前處于起步階段，一些研究還局限于實(shí)驗(yàn)室，但是其發(fā)展前景是不可估量的，已經(jīng)成為備受關(guān)注的開(kāi)發(fā)對(duì)象。

3 展望

在過(guò)去的20 年里，光電催化作為一種新興的高級(jí)氧化技術(shù)，在處理含有PPCPs 的有機(jī)污染物廢水方面的潛在適用性已經(jīng)得到了很好的證明，具有良好的降解效果。 電極材料的性質(zhì)是影響光電催化效果的關(guān)鍵因素，決定體系的效率、穩(wěn)定性、成本、催化活性和選擇性。 以TiO2、ZnO、WO3及其他復(fù)合材料作為光催化半導(dǎo)體陽(yáng)極降解PPCPs 的相關(guān)研究還處于發(fā)展階段，在光電極材料和應(yīng)用方面仍有許多問(wèn)題有待深入研究和解決，包括:(1) 將半導(dǎo)體光催化劑固定在電極上，必然面臨固液接觸面積的急劇減小和降解效率降低的問(wèn)題，而且固定的光催化劑還容易從電極上脫落，導(dǎo)致光電催化活性下降。 尋找更好的電極基體材料，探索更牢固的催化劑負(fù)載方法，都是光電催化技術(shù)邁向?qū)嶋H應(yīng)用須解決的問(wèn)題；(2) 未來(lái)研究應(yīng)集中在開(kāi)發(fā)具有更高量子效率和穩(wěn)定性，可以使用更多太陽(yáng)光譜的光陽(yáng)極材料上；(3) 光電催化反應(yīng)器的研究大都停留在實(shí)驗(yàn)室階段，如何將實(shí)驗(yàn)室研究成果與工程應(yīng)用相結(jié)合，設(shè)計(jì)高效、低成本的反應(yīng)器是光電催化技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用亟需解決的問(wèn)題。