灵芝酸C2对由黄曲霉B1引起的脾肾损伤的保护作用：抑制NOX4介导的氧化应激和炎症

《Journal of Environmental Sciences》：Protective Effects of Ganoderic Acid C2 from Ganoderma lucidum Against Aflatoxin B1-Induced Splenorenal Injury: Inhibition of NOX4-Mediated Oxidative Stress and Inflammation

新型三元异质结光催化剂CdS量子点/Ag@AgTaO3通过原位还原和高压球磨制备，扩展可见光吸收至800 nm，提升电荷分离效率，实现暗条件8分钟和可见光4.5分钟完全降解0.03 M p-NP，催化活性分别提高34%和76%。DFT计算揭示电子转移机制和费米能级对齐效应。

　　硝基芳香族污染物因其高毒性和持久性，对水生生态系统及人类健康构成了严重威胁。这类污染物广泛存在于工业废水之中，尤其在农药、染料和制药等行业的排放中尤为常见。针对这一问题，科学家们致力于开发高效且适应性强的催化材料，以实现对硝基芳香族化合物的高效降解。本研究中，研究人员成功合成了一种新型的三元异质结光催化剂（CdS量子点/Ag@AgTaO?），通过原位还原和高能球磨的方法实现。该材料不仅显著扩展了AgTaO?在可见光下的吸收范围，还优化了电荷转移路径，从而提升了催化性能。

在实验中，研究人员发现，经过优化的5TCQ/Ag@AgTaO?复合材料能够在无光照条件下，在8分钟内完全将0.03 M的对硝基苯酚（p-NP）还原为对氨基苯酚（p-AP）。而在可见光照射下，其还原所需时间仅为4.5分钟。这一复合材料展现出卓越的光催化活性，其反应速率分别比Ag@AgTaO?和Ag/CdS量子点提高了34%和76%。此外，通过电化学阻抗谱和瞬态光电流测量等实验手段，研究人员进一步确认了该材料具有更快的电荷转移行为，表明其在光催化反应中的效率更高。

从理论分析来看，研究人员利用密度泛函理论（DFT）计算揭示了该材料的电子结构调控和费米能级对齐，从而驱动了双电子转移路径。这种双重机制使得材料在黑暗和光照条件下都能实现高效的催化还原。与传统的二元异质结相比，三元异质结能够更有效地协同不同组分的特性，实现更广泛的光响应范围和更高效的电荷分离。然而，现有的三元异质结设计往往缺乏对电子媒介和异质结构的协同优化，导致界面电荷转移速度较慢，以及活性位点的利用率不足。

本研究的材料设计通过将CdS量子点与Ag纳米颗粒紧密结合，并锚定在AgTaO?基底上，旨在最大化各组分之间的协同作用。该设计不仅克服了AgTaO?在太阳能利用方面的固有局限，还通过Ag纳米颗粒的引入优化了界面电荷转移过程，从而提升了催化效率。同时，该材料在黑暗和光照条件下均表现出良好的适应性，能够灵活调节对硝基苯酚的还原反应。这一发现为设计高效且适应性强的异质结催化剂提供了新的思路，并为水处理领域中的硝基芳香族污染物治理提供了理论支持和实验依据。

在实验方法方面，研究人员首先制备了纯AgTaO?和CdS量子点，随后通过高能球磨的方式将二者结合，形成三元异质结。这一过程确保了材料的结构稳定性和界面完整性，同时保持了各组分的原有特性。通过X射线衍射（XRD）分析，研究人员确认了复合材料的晶体结构与原始AgTaO?保持一致，未发生明显的晶格畸变或杂质相的生成。这一结果表明，高能球磨并未破坏AgTaO?的结构，而是成功地将CdS量子点均匀地分散在AgTaO?表面，从而实现了良好的异质结构建。

此外，研究人员还通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对材料的形貌进行了详细分析。结果显示，CdS量子点均匀地分布在AgTaO?的表面，并且Ag纳米颗粒成功地锚定在AgTaO?上，形成了稳定的异质结结构。这种结构设计不仅提高了材料的光响应能力，还优化了电荷转移路径，从而增强了催化活性。通过能带结构和费米能级的分析，研究人员进一步揭示了该材料在光照条件下能够形成一种非对称的II型异质结，从而促进电子和空穴的分离，减少它们的复合速率，提高光催化效率。

在实际应用方面，研究人员强调了该材料在处理真实废水时的适应性。传统的二元异质结催化剂（如Au/TiO?、Gd/ZnFe?O?）通常依赖于金属或局部表面等离子体共振（LSPR）来拓宽光吸收范围，但其吸收边缘通常不超过600纳米，限制了太阳能利用率仅为整个太阳光谱的15%以下。相比之下，CdS基催化剂因其窄带隙和优异的可见光响应性能，在多种有机污染物的光催化降解中表现出色。然而，其在六价铬（Cr(VI))还原中的应用受到光腐蚀和稳定性不足的限制，导致催化性能随时间快速下降，影响了实际的废水治理效果。

为解决这些问题，研究人员提出了一种结合宽禁带和窄禁带半导体的三元异质结设计。这种设计能够利用互补的光吸收特性和错位的能带结构，实现更高效的电荷分离和更广泛的光响应范围。然而，目前的三元异质结设计往往缺乏对电子媒介和异质结构的协同优化，导致界面电荷转移速度较慢，以及活性位点的利用率不足。因此，研究人员通过精心设计和制备三元异质结光催化剂，成功克服了这些限制，实现了在光照和黑暗条件下均具备良好催化性能的材料。

本研究的成果不仅为设计高效且适应性强的异质结催化剂提供了新的策略，还为水处理领域中的硝基芳香族污染物治理提供了理论支持和实验依据。通过这种新型的三元异质结材料，研究人员能够实现对硝基苯酚的高效还原，同时提升其在光催化反应中的稳定性。此外，该材料的设计思路也为其他重金属污染物的治理提供了参考，展示了其在环境修复中的广泛应用潜力。

在材料制备过程中，研究人员采用了多种化学试剂，包括分析纯的氢氧化钠（NaOH）、硝酸银（AgNO?）、无水乙醇（C?H?OH）和硫化钠（Na?S·9H?O）等。这些试剂均为实验中常用的高纯度材料，确保了实验结果的准确性和可重复性。此外，研究人员还使用了高纯度的Ta?O?、CdCl?和硫代甘油酸（TGA）等材料，以实现对CdS量子点的精确合成和控制。

通过实验验证，研究人员发现，这种三元异质结材料在光照和黑暗条件下均能有效促进对硝基苯酚的还原。在无光照条件下，其催化活性显著提高，能够在短时间内将污染物降解。而在可见光照射下，其催化效率进一步提升，展现出更优异的光响应性能。这一发现表明，该材料不仅适用于光照条件下的光催化反应，还能够在无光照条件下实现高效的催化还原，具有广泛的适用性。

从理论分析来看，该材料的电子结构调控和费米能级对齐是其高效催化性能的关键因素。通过DFT计算，研究人员揭示了CdS量子点与Ag纳米颗粒之间的电子转移机制，以及AgTaO?基底在电荷分离中的作用。这种双电子转移路径不仅提高了催化效率，还增强了材料在不同环境条件下的适应性。同时，研究人员还发现，这种材料在光催化反应中能够有效抑制电子和空穴的复合，从而提高催化活性。

在实际应用中，该材料的设计思路为环境修复领域提供了新的方向。传统的二元异质结催化剂虽然在某些条件下表现出良好的催化性能，但其光响应范围有限，且在无光照条件下活性下降。相比之下，三元异质结材料能够克服这些局限，实现更广泛的光响应和更高效的催化活性。这一发现表明，该材料不仅适用于实验室条件下的研究，还具有实际应用的潜力，能够广泛用于工业废水的处理。

此外，研究人员还强调了该材料在真实废水处理中的重要性。由于真实废水的成分复杂，光照条件可能变化较大，因此对催化材料的适应性提出了更高的要求。传统的二元异质结催化剂往往缺乏这种适应性，难以满足实际的废水处理需求。而三元异质结材料能够根据光照条件灵活调节催化活性，展现出良好的适应性。这一特性使得该材料在实际应用中更具优势，能够有效应对复杂的废水环境。

综上所述，本研究成功开发了一种新型的三元异质结光催化剂，通过原位还原和高能球磨的方法实现。该材料不仅显著扩展了AgTaO?的光响应范围，还优化了电荷转移路径，从而提升了催化活性。通过实验和理论分析，研究人员揭示了该材料的双电子转移机制，以及其在不同环境条件下的适应性。这一发现为设计高效且适应性强的异质结催化剂提供了新的策略，并为硝基芳香族污染物的治理提供了理论支持和实验依据。同时，该材料的设计思路也为其他重金属污染物的治理提供了参考，展示了其在环境修复中的广泛应用潜力。