ZIS_1-x/UCN S型异质结界面的超快电子转移实现高效H₂O₂光合成耦合四环素降解

摘要

将产过氧化氢与有机污染物降解相结合，不仅能有效克服水氧化反应动力学迟缓的问题，同时还能应对环境污染挑战。在这项工作中，通过在多孔超薄UCN上原位生长ZIS_1-x纳米片，构建了一种富含S缺陷的ZnIn₂S₄/g-C₃N₄(ZIS_1-x/UCN) S型异质结光催化剂。设计的ZIS_1-x/UCN光催化剂表现出增强的可见光吸收、丰富的活性位点和紧密的界面接触。优化后的ZIS_1-x/UCN-1.0光催化剂表现出出色的双重功能，同时实现了2902.2μmol·g^-1·h^-1的H₂O₂生成速率和91.3%的四环素(50 mg·L^-1)降解效率。与在纯水中的活性(1777.0μmol·g^-1·h^-1)相比，H₂O₂性能提高了1.63倍。通过飞秒瞬态吸收光谱（fs-TAS）、原位X射线光电子能谱（ISI-XPS）和原位X射线吸收精细结构光谱（XAFS）的综合表征，我们证实了S型异质结电荷转移机制。这种S型异质结诱导的独特电子结构不仅促进了界面上的超快电子转移（3.54 ps），还显著增强了光生载流子的氧化还原能力。总体而言，这项工作为光催化技术在能源生产和环境修复领域的双重应用开辟了新的途径。

关键词

S型异质结 / H₂O₂光合成 / 四环素降解 / 飞秒瞬态吸收光谱

基金资助

湖南省教育厅(24B0787); 国家自然科学基金(52204307,52202376)资助