在富含空位的FeCo?O?/g-C?N?表面上原位修饰的银纳米粒子：一种具有增强载流子分离能力和光催化活性的协同多结光催化系统

《Materials Characterization》：In-situ decorated Ag nanoparticles over vacancy rich FeCo 2O 4/g-C 3N 4: A synergetic multi-junction photocatalyst system with boosted charge carrier separation and photocatalytic activity

高效光催化材料Ag@FCO-PCN的制备及其在甲基橙降解中的应用（110字内摘要）

　　
该研究聚焦于开发高效、稳定且可循环的Z-scheme异质结光催化剂，通过整合多种先进制备技术，实现了对甲基蓝污染物的快速降解。研究团队创新性地采用光还原法在FeCo?O?/g-C?N?二元异质结表面修饰银纳米颗粒，构建了Ag@FCO-PCN三元复合材料。这种复合结构不仅结合了磁性材料FeCo?O?的高效回收特性，还利用g-C?N?的可见光响应能力，同时通过银纳米颗粒的等离子体效应进一步优化光吸收和电荷传输效率。

在合成策略方面，研究者通过自去质化与多步调控工艺，确保了材料晶格结构的完整性和活性位点的可控性。值得注意的是，制备过程中引入的缺陷工程（如氮空位调控）与等离子体金属增强效应形成协同作用。实验数据表明，该催化剂在3小时内实现了99%的甲基蓝降解，远超单一组分材料。这种显著性能提升源于多级协同机制：首先，g-C?N?的共轭π体系与银纳米颗粒的等离子体共振效应形成宽光谱吸收；其次，FeCo?O?与g-C?N?的异质结界面构建了Z-scheme电荷传递通道，将光生电子从导带传输至价带，同时将空穴注入到导带，形成双向载流子分离。这种电荷分离模式有效抑制了电子-空穴对的复合，使光生活性物种（如硫酸根自由基、羟基自由基等）持续参与降解反应。

表征研究揭示了材料的关键特性。EPR光谱检测到FeCo?O?中存在铁基缺陷态，这些缺陷点通过金属-氧化物异质结界面实现电荷捕获与定向传输。与纯g-C?N?相比，复合材料的电子亲和能带隙更宽，且银纳米颗粒的催化活性位点密度显著增加。特别值得关注的是，Ag@FCO-PCN在光催化过程中展现出独特的活性物种生成模式：在硫酸根助催化体系下，硫酸根自由基（SO??•?）占比超过60%，同时检测到超氧自由基（O??•）和羟基自由基（OH•）的协同作用。这种多活性物种协同机制使催化剂在复杂污染物降解中表现出更强的适应性和稳定性。

研究还通过磁分离技术验证了催化剂的可回收性。经5次循环使用后，Ag@FCO-PCN的催化效率仅下降3.2%，同时磁性回收效率保持在98%以上。这种优异的循环稳定性源于材料的三重特性：1）FeCo?O?的强磁性实现高效分离；2）g-C?N?的稳定碳骨架抑制活性位点失活；3）银纳米颗粒的等离子体效应在光照过程中动态修复，形成自保护机制。

该研究为开发新一代光催化材料提供了重要参考。其创新点在于将传统Z-scheme异质结与等离子体增强技术结合，同时通过缺陷工程优化载流子分离路径。特别在光助化学氧化领域，该催化剂展现出比纯光催化或化学氧化更高效的协同效应。未来研究可进一步探索其在重金属去除、抗生素降解等复杂环境问题中的应用潜力，以及通过原子层沉积技术实现活性位点精准调控的优化方向。该成果不仅为污水处理提供了新思路，更为解决能源存储与转化中的关键挑战奠定了材料基础。