S型Cu2O/SnS2异质结界面电荷转移动力学增强光催化降解有机污染物研究

《Applied Ocean Research》：Interfacial charge transfer dynamics in S-scheme Cu 2O/SnS 2 heterojunction for enhanced photocatalytic degradation of organic pollutants

本文系统研究了S型异质结Cu2O/SnS2复合材料的界面电荷转移动力学，通过构建n-p型异质结有效促进了光生载流子的分离与传输。在铜锡比3:1条件下，该复合材料对甲基橙的降解率在75分钟内达97%，且循环4次后仍保持93%以上活性，为设计高效环境修复光催化剂提供了新思路。

　　

Highlight

材料

五水合硫酸铜（CuSO₄·5H₂O，广东光华科技股份有限公司），柠檬酸三钠（Na₃C₆H₅O₇·2H₂O，广州化学试剂厂），氢氧化钠（NaOH，天津市百世化工有限公司），无水乙醇（CH₃CH₂OH，天津北联精细化学品开发有限公司），结晶四氯化锡（SnCl₄·5H₂O，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）。上述化学试剂均为分析纯。L-抗坏血酸（C₆H₈O₆，纯度＞99.9%）

结果与讨论

图2展示了Cu₂O、SnS₂和Cu₂O/SnS₂的X射线衍射图谱。本研究中合成的Cu₂O样品衍射峰与典型立方相Cu₂O结构（JCPDS NO.05–0667）高度吻合。主要衍射峰均可精确匹配。此外，XRD图谱中未检测到CuO或Cu的特征衍射峰，进一步证实合成的Cu₂O样品具有高纯度，呈现单一立方相结构。

结论

本研究证实S型Cu₂O/SnS₂异质结可显著提升有机污染物的光催化降解效率，在可见光照射下75分钟内降解率高达97%。通过实验数据与密度泛函理论（DFT）计算，验证了S型异质结结构可有效增强电荷分离与传输的假设。DFT计算从电子结构层面揭示了界面电荷转移的微观机制，为理解光催化增强效应提供了理论依据。