g-C3N4由于其优良的可见光响应能力和结构稳定性，被广泛应用于光催化降解有机污染物领域。但是，其相对较小的比表面积和较快的光生载流子复合速率导致其具有并不理想的光催化性能。形貌调控是提升光催化剂催化性能的一种有效手段，硬模板法是形貌调控的一种简单易行的方法。由此，硬模板的选择至关重要。埃洛石是一种天然的具有中空管状形貌且储量丰富的粘土矿物，基于结构和成本考虑，埃洛石是硬模板的第一选择。同时，天然埃洛石中的伴生碳对催化性能的提升也将起到锦上添花的作用。
近日，内蒙古大学杜春芳、刘志亮教授课题组采用埃洛石为硬模板合成了一维介孔管状g-C3N4(TCN)(图1)，该材料在可见光照射下对盐酸四环素(TC)表现出了优异的降解性能，其降解效率是普通g-C3N4(CN)的4.6倍(图2)。通过机理分析可知(图3)，一维的介孔管状结构可有效调控g-C3N4的比表面积、活性位点、禁带宽度、缺陷数量和电子转移距离；而伴生碳的存在则可以有效提升电子传输效率，二者完美的协同效应可以加速光生载流子的分离效率、阻碍其复合，而这对催化效率的提升是至关重要的。
图1.TCN的TEM图图2.CN、TCN和CN-HNTs对盐酸四环素的光催化性能图3.TCN降解TC机理示意图综上，该工作以天然硅酸盐矿物埃洛石为硬模板，制备了具有优良光催化性能的一维介孔材料g-C3N4，埃洛石的天然管状结构和伴生碳的协同效应有效提升了TCN的光催化性能。该工作利用了天然矿物的形貌优势，且首次探讨了埃洛石中伴生碳对催化效果的影响，不仅为盐酸四环素的去除提供了一种有效的光催化剂，同时充分挖掘了天然矿物在制备一维管状材料及污染物去除方面的重要角色。
本研究由内蒙古大学化学与化工学院杜春芳、刘志亮教授团队开展。课题组主要研究方向为功能矿物材料的构筑与催化材料的制备。该课题得到了国家自然科学基金的资助。本论文第一作者为届硕士研究生王乐，杜春芳教授为通讯作者。
作者：LeWang,WenyuZhang,YiguoSu,ZhiliangLiu,ChunfangDu（通讯作者）
单位：CollegeofChemistryandChemicalEngineering,InnerMongoliaUniversity,Hohhot,InnerMongolia,PRChina
论文信息：Halloysitederived1Dmesoporoustubularg-C3N4:Synergyoftemplateeffectandassociatedcarbonforboostingphotocatalyticperformancetowardtetracyclineremoval.AppliedClayScience.Volume,November,.