氧空位增强的S-Scheme C-ZnO/B-g-C3N4异质结构在高效光催化降解亚甲蓝中的应用

《Applied Organometallic Chemistry》：Oxygen Vacancy-Enhanced S-Scheme C-ZnO/B-g-C3N4 Heterostructure for Efficient Photocatalytic Degradation of Methylene Blue

开发具有高电荷转移效率的多孔有机半导体光催化剂对于太阳能利用至关重要，但污染物降解仍面临挑战。本研究通过改性生物质来源的碳掺杂制备了C-ZnO/B-g-C3N4光催化剂，优化后的催化剂在可见光下70分钟内实现了97.8%的甲基橙降解效率。UV-DRS分析表明碳掺杂窄化带隙并增强可见光吸收，XPS证实了S型异质结电荷传输路径。碳掺杂与氧空位协同作用显著提升电荷分离和S型异质结形成，催化剂在碱性条件下表现优异且可重复使用。自由基捕获实验表明主要活性物种为h+>·O2?>·OH。该工作为太阳能驱动污染物治理提供了结合生物质碳修饰与S型异质结工程的新策略。

　　

摘要

开发具有高电荷转移效率的多孔结构有机半导体光催化剂对于太阳能利用至关重要，但在污染物治理方面仍面临挑战。本文通过改良生物质衍生的碳掺杂方法，制备了一种含有氧空位的S-结构C-ZnO/B-g-C₃N₄光催化剂，用于降解亚甲蓝（MB）。该优化后的催化剂在可见光下70分钟内实现了97.8%的降解效率。紫外-光致放电光谱（UV-DRS）分析表明，碳掺杂缩小了带隙并增强了可见光吸收。X射线光电子能谱（XPS）结果证实了C-ZnO/B-g-C₃N₄中的S-结构电荷转移路径。碳掺杂与氧空位的协同效应显著改善了电荷分离，并促进了S-结构异质结的形成。该催化剂在碱性条件下表现出优异的光催化性能，并保持了良好的可回收性。自由基捕获实验确定主要反应物种为h⁺?>?·O₂^??>?·OH，其贡献程度依次降低。本研究通过结合生物质衍生碳修饰与S-结构异质结工程，为太阳能驱动的污染物治理提供了一种有前景的策略。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。