WS2纳米片/磷掺杂石墨碳氮化物纳米片复合S-结构光催化剂用于同时生成H2O2和降解甲基紫

《ACS Applied Nano Materials》：WS2 Nanoflake/Phosphorus-Doped Graphitic Carbon Nitride Nanosheet Composite S-Scheme Photocatalyst for Simultaneous H2O2 Generation and Methyl Violet Degradation

新型S-方案异质结光催化剂WS?/磷掺杂g-C?N?（WPCN）通过湿法浸渍与煅烧法制备，其界面W-N键促进激子分离并增强还原电势，实现1426.71 μmol g?1 h?1 H?O?生成与93%甲基紫降解。PL、EIS及瞬态光电流表征证实电荷高效迁移，自由基淬灭实验和UPS分析验证S-方案电荷转移机制。

　　

研究人员开发出一种高效的光催化剂，能够同时生成过氧化氢（H₂O₂）并降解污染物，为解决能源危机和环境污染问题提供了一种有前景的策略。该催化剂基于WS₂/掺磷g-C₃N₄（WPCN）复合材料制备。2.5WPCN、5WPCN和7.5WPCN纳米材料通过湿法浸渍和煅烧工艺合成。WS₂纳米片牢固地附着在PCN纳米片上，这使得光生激子能够有效分离，并展现出优异的氧化还原性能。这一现象得益于WS₂纳米片与PCN纳米片之间通过W–N键形成的S型异质结结构（通过XPS测量得到验证）。界面区域的W–N键起到了增强电荷分离路径的作用。在所有样品中，优化后的5WPCN异质结表现出最高的H₂O₂生成速率（1426.71 μmol g^–1 h^–1），同时实现了93%的甲基紫（MV）降解效果；其中，MV分子在光催化过程中起到了空穴淬灭剂的作用。其优异的光催化性能得益于较高的阴极电流密度以及电荷载流子的有效分离（通过PL、EIS和瞬态光电流测量证实）。S型电荷转移路径通过自由基淬灭实验得到验证，功函数则通过UPS分析结合ESR和TRPL分析得出。这项研究为设计具有高效H₂O₂生成能力的同时实现污染物降解的光催化剂提供了新的思路。