LiFePO₄改善无机/有机S型光催化剂的过氧化氢光合作用

摘要

随着新能源产业的快速发展，废旧电池的利用引起了研究者的关注。开发以电池回收材料作为光催化剂的过氧化氢光合系统是一项重大挑战。本研究采用超声自组装技术，将电池材料磷酸铁锂（LFPO）纳米颗粒与石墨相氮化碳（CN）纳米片复合，构建了用于生产H₂O₂的无机/有机S型光催化剂。通过X射线光电子能谱（XPS）和开尔文探针力显微镜（KPFM）的原位分析表明，LFPO与CN之间的相互作用促进了内建电场（IEF）的形成，进而产生独特的S型电荷转移机制。结合电子自旋共振光谱、自由基捕获实验和原位漫反射红外傅里叶变换光谱，确定了H₂O₂生成的三种途径。得益于增强的载流子分离、强氧化还原能力和多通道H₂O₂形成机制，最优复合材料在模拟太阳光照射下表现出3.22 mol·g^-1·h^-1的优异H₂O₂产率。该研究通过从废电池材料中设计S型异质结，为研究可持续的H₂O₂光合作用途径提供了一种潜在的方法。

关键词

光催化 / H₂O₂生产 / 无机/有机异质结 / 电池基催化剂 / S型机理

基金资助

国家自然科学基金(22378104); 湖北省自然科学基金(2025AFA093,2022CFB504); 湖北省优秀青年科技创新团队(T2023021)资助