廢水中有機污染物（如染料、抗生素）的降解備受關注，光催化方法因綠色、高效、可持續而迅速發展。目前，各種光催化劑（如ZnO、TiO2、BiOCl）被相繼開發，但常因可見光吸收弱、光催化效率低、難以操控回收而受限。近年來，磁性微納米機器人為構建新型光催化平臺提供了可能，既能夠快速傳質并實現異質結作用下的高效光催化，也可以實現磁性回收和復雜環境靶向應用。但是，如何突破磁性微納米機器人與高效光催化劑的系統集成及可控制造仍是挑戰。
微生物具有精致的標準形狀和優良的生物相容性，基于微生物模板制造磁性微機器人已成為研究熱點，而富含葉綠素的小球藻細胞在可見光吸收方面更具有獨特優勢。本研究以小球藻細胞作為成形模板，實現了Fe3O4納米顆粒和BiOX（X=Cl、Br、I）納米片的高效沉積，制造出具有可調核殼結構的磁性球型微機器人，并展示了其在可見光下光催化降解有機污染物（亞甲基藍、鹽酸四環素）的優異性能。其中，載BiOBr磁性微機器人展現出相對最佳的光催化效能，且在磁場驅動下能夠靈活推進，實現增強光催化和便捷回收。與靜止狀態相比，其光催化降解亞甲基藍和鹽酸四環素的k值最大可提升159.5%和63.0%。此外，該研究通過淬滅試驗及系列表征，深入揭示了載BiOBr磁性微機器人的光催化特性及有機污染物的降解機制。本研究為制造具有高效光催化性能的生物基磁性微機器人提供了一種便捷可靠的方法，所制備的鹵氧化鉍磁性微機器人在環境修復等領域具有重要潛力。
圖1 鹵氧化鉍磁性微機器人的制備及其表面形貌
(a)制備工藝流程；(b-d)不同類型的鹵氧化鉍磁性微機器人
圖2 鹵氧化鉍磁性微機器人的成分結構表征
(a-c)不同類型的鹵氧化鉍磁性微機器人；(d-f)載BiOBr磁性微機器人
圖3 載BiOBr磁性微機器人的磁驅運動性能及增強光催化特性
(a-b)磁驅操控及速度測試；(c-d)亞甲基藍降解測試；(e-f)鹽酸四環素降解測試
圖4 BiOBr納米片及載BiOBr磁性微機器人光催化特性對比
(a-b)超氧自由基測試；(c-d)空穴測試；(e)光電流測試；(f)電化學阻抗測試
圖5 淬滅實驗及光催化降解機制
(a-c)亞甲基藍降解測試；(e-f)鹽酸四環素降解測試
論文信息：De Gong, Yan Li, Hui Zhou, Bo Gu, Nuoer Celi, Deyuan Zhang, Jun Cai*. BiOX-loaded biohybrid magnetic microrobots for enhanced photocatalysis under visible light. Applied Materials Today. 35 (2023) 101915.
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apmt.2023.101915
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