综述：氧化铋/氧化钨p-n异质结光催化剂降解亚甲基蓝的界面电荷转移机制

（编辑推荐）本研究通过水热法构建Bi2 O3 /WO3 p-n异质结光催化剂，优化界面电荷分离效率。190°C合成的WO3 呈现棒-片杂化形貌，Bi2 O3 占比60%时降解率提升至56.3%（k=0.0100 min-1 ），其内建电场（IEF）驱动电子-空穴定向迁移，证实h+ 为降解MB的主要活性物种。

　　

引言

随着工业发展带来的水污染问题加剧，半导体光催化技术因反应条件温和、无二次污染等优势成为研究热点。其中，氧化钨（WO₃
）作为n型半导体面临载流子利用率低的瓶颈，而p型氧化铋（Bi₂
O₃
）的耦合可构建高效p-n异质结，通过界面内建电场（IEF）显著提升电荷分离效率。

实验设计

研究团队以Na₂
WO₄
为原料，在180-200°C水热温度下合成WO₃
，190°C样品因独特的棒-片杂化形貌展现最佳降解性能（47.6%）。随后通过乙醇-乙二醇混合溶剂体系负载Bi₂
O₃
，制备出WB-2至WB-8系列复合材料，其中WB-6（Bi₂
O₃
/WO₃
=60%）的球形Bi₂
O₃
颗粒均匀附着于WO₃
基底，界面形成W-O-Bi键。

机制解析

莫特-肖特基曲线证实p-n异质结形成，测得WO₃
和Bi₂
O₃
的平带电位分别为-0.84V和1.40V。能带分析显示：光照下Bi₂
O₃
导带（CB，-1.09eV）电子迁移至WO₃
导带（-0.74eV），而WO₃
价带（VB，2.64eV）空穴转移至Bi₂
O₃
价带（1.70eV）。XPS结合能位移（Bi4f降低0.1eV，W4f升高0.5eV）直接验证了电子转移方向。

性能验证

自由基捕获实验表明，h⁺
是降解亚甲基蓝（MB）的主导活性物种，其贡献度通过添加抗坏血酸（AO）后降解率下降至43.4%得以证实。WB-6的PL强度最低，光电化学阻抗（EIS）弧半径最小，对应3.6倍于纯WO₃
的反应速率常数（0.0100 min^-1
）。三次循环后仍保持44.3%降解率，XRD证实材料晶体结构稳定。

结论

该研究通过精准调控异质结界面的电荷转移路径，为设计高效p-n结光催化剂提供了新思路。Bi₂
O₃
/WO₃
体系中的内建电场效应和能带匹配机制，可拓展至其他污染物降解及能源转化领域。