【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100050
最近,电子自旋极化作为抑制光生电荷快速复合的一种策略受到了广泛的关注。然而,自旋极化调控主要关注于单个光催化材料,光生电荷分离的效率依然有待进一步提高。于此,本文构建了ZnFe1.2Co0.8O4(ZFCO)/BiVO4(BVO)异质结,通过S型异质结和自旋极化作用协同促进光生电荷分离,在外部磁场下进一步促进了光催化去除有机物污染物的性能。实验结果表明,在光照下,ZB-1.5 (ZFCO : BVO = 3 : 2)表现出最佳性能,四环素(TC)降解的反应速率常数(k)为0.0146 min−1。在光照和磁场条件下,ZB-1.5的TC降解反应速率常数(k)为0.0175 min−1,其光催化性能得到了进一步提升。研究表明这是由于电子自旋极化和S型电荷分离机制协同促进了光生电荷分离。DFT计算表明,ZFCO在费米能级附近出现了明显的自旋极化现象。光致发光光谱(PL)表明,S型异质结提高了电荷分离效率。此外,评估了可能的降解路径和毒性,表明成功实现了脱毒。这项工作为利用S型异质结开发具有高效光生电荷分离的光催化剂提供了一种研究思路。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100122
增强S型异质结光催化剂中的内建电场(IEF)的强度对于解决环境问题具有独特的优势。于此,本文通过水热法成功制备了BiVO4/WO3-x S型异质结光热催化材料,并通过在可见光照射下同时降解四环素(TC)和六价铬(Cr(Ⅵ))系统地研究了BiVO4/WO3-x的催化活性。实验结果表明,在单一污染物的降解中,BiVO4/WO3-x相较于两种单质材料表现出明显增强的催化活性:在可见光照射60 min后,对TC和Cr(Ⅵ)的降解效率分别达到了78.5%和85.3%。同时,复合材料在TC和Cr(Ⅵ)的混合体系中的协同光催化活性得到了提高,Cr(Ⅵ)和TC的去除能力分别提高了1.29倍和1.32倍。红外热成像仪的分析结果表明了WO3-x的光热效应可以提高反应体系的温度。DFT计算的结果表明,氧空位的引入增强了两种材料间的费米能级差,从而促进了光生载流子的分离。利用绿豆种子的生长实验和液相色谱-质谱仪(LC-MS)的检测结果对TC的降解路径和中间产物的毒性进行了详细的分析。本研究为设计和开发用于协同去除含有Cr(Ⅵ)和TC的水体的S型光热催化材料提供了新的思路。
