氧空位驱动的OV-Bi12GeO20/Nb2O5-壳聚糖异质结协同增强光催化还原Cr(VI)研究

《Surfaces and Interfaces》：Oxygen vacancy-driven heterojunction OV-Bi 12GeO 20/Nb 2O 5 combined with chitosan (CTS) synergistically enhances the photocatalytic reduction of Cr(VI)

本工作创新性提出"氧空位工程-异质结构建-生物质负载"三重协同策略，构建了三维OV-Bi12GeO20/Nb2O5/CTS复合光催化剂。通过氧空位（OVs）将Bi12GeO20带隙从3.16 eV降至1.50 eV，I型异质结进一步促进载流子分离，壳聚糖（CTS）提供丰富吸附位点，使Cr(VI)还原效率提升至94.525%，5次循环后仍保持98.35%活性，为有毒重金属治理提供新思路。

　　

结构与形貌研究

通过XRD技术对合成材料进行组分分析，结果如图2a所示。Bi₁₂GeO₂₀的衍射峰出现在晶面（220）24.782°、（310）27.763°、（222）30.474°等处（PDF#77-0556）。图S6显示，当合成OV-Bi₁₂GeO₂₀时，Bi₁₂GeO₂₀与硫脲质量比对材料晶体结构的影响规律被系统探讨。

结论

本研究通过水热法成功将氧空位引入Bi₁₂GeO₂₀，并二次水热合成新型异质结材料OV-Bi₁₂GeO₂₀/Nb₂O₅，用于高效光催化还原Cr(VI)。实验研究与理论计算共同证明：氧空位的掺入显著提升了材料的光吸收能力，有效调控能带结构，并大幅促进光生载流子的分离效率。异质结的构建进一步加速电荷定向迁移，而壳聚糖的三维网络结构不仅解决催化剂回收难题，更通过其富集的官能团实现Cr(VI)的富集效应，最终形成协同增强的光催化还原体系。