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本研究聚焦于解决TiO?光催化剂在可见光区活性不足的问题，通过构建PANI/TiO?异质结构，探究光诱导对PANI电导率的影响，揭示了光电子和电化学效应的协同作用机制，为提高光催化性能提供新思路。
随着环境污染问题的日益严重，光催化技术作为一种高效、可持续的解决方案备受关注。TiO?作为一种典型的宽禁带半导体光催化剂，因其高效性、低成本和稳定性被广泛应用，但其在紫外光区的窄光催化范围限制了实际应用。为了拓展TiO?的光催化范围并提高其性能，研究者们尝试通过构建异质结构来改善其性能。其中，PANI（聚苯胺）作为一种具有易合成、低成本和可调导电性的导电聚合物，与TiO?结合形成的PANI/TiO?异质结构展现出良好的光催化性能。然而，关于光诱导在该异质结构中的作用机制尚不清楚。为此，来自越南胡志明市工业大学的研究人员开展了相关研究，旨在揭示光诱导对PANI电导率的影响及其背后的物理化学机制，研究结果发表在《Heliyon》杂志上。
研究人员采用化学合成方法，在玻璃基底上依次生长PANI层和沉积TiO?薄层，构建了PANI/TiO?异质结构。通过XRD、FESEM、拉曼光谱和UV-Vis吸收光谱等技术对结构进行了表征。实验中，研究人员利用不同波长的单色LED光源照射样品，测量PANI层的电阻变化，以分析光诱导对PANI电导率的影响。
研究结果表明，PANI/TiO?异质结构在光诱导下展现出与单层PANI不同的电导率变化模式。光诱导过程中，光电子效应涉及异质结构内部光生电荷的产生、分离和迁移，导致耗尽区宽度改变，进而影响PANI的电导率。电化学效应则与异质结构表面产生的活性氧物种（如O??、OH?和H?）有关，这些物种作为强氧化剂，改变了PANI的氧化态和空穴密度，导致其电导率的初始下降和随后的反转。研究人员发现，在蓝光区域（447 nm）激发时，PANI电导率表现出明显的U型反转，而在红光区域（663 nm）激发时，PANI电导率变化与单层PANI相似，这表明光诱导效应扩展到了可见光区。
该研究通过实验验证了PANI/TiO?异质结构中光诱导的物理化学机制，为设计高效光催化材料提供了理论依据。其重要意义在于，通过调控PANI/TiO?异质结构的光诱导效应，有望实现对多种污染物的高效降解和环境净化，同时为开发新型光催化材料和器件提供了新的思路和方法。
