柔性 PDA 棉织物负载 Ag/Bi/BiVO4肖特基异质结：协同增强光催化析氧性能与可回收性

铋钒酸盐（BiVO4）作为光催化析氧材料，存在电荷复合快、粉末状时可回收性差的问题。研究人员将 Ag/Bi 等离子体双金属修饰的 BiVO4集成到聚多巴胺（PDA）涂覆的棉织物上。优化后的 CPDA/Ag/Bi/BiVO4析氧速率显著提升，且织物可重复弯曲，为水分解应用提供新思路。

　　光催化水氧化技术可在极端环境中瞬间产生氧气，近年来备受关注。在众多半导体材料里，铋钒酸盐（BiVO₄）因具有 2.4eV 的低带隙、高氧化能力和可调节的表面性质，被视为极具潜力的光催化材料。然而，它在实际应用中面临诸多挑战。光生载流子快速复合，导致大量能量浪费，降低了光催化效率；其活性位点稀缺，限制了催化反应的进行；纳米粉末在分散和回收方面存在问题，使得催化剂难以重复利用，增加了使用成本和环境负担。这些问题严重阻碍了 BiVO₄在光催化领域的广泛应用，因此寻找有效的解决方案迫在眉睫。

为了解决上述难题，研究人员开展了一项关于在柔性 PDA 棉织物上构建 Ag/Bi/BiVO₄肖特基异质结的研究。虽然文中未明确研究机构，但他们成功找到了提升 BiVO₄光催化性能和可回收性的新途径。研究表明，优化后的 CPDA/Ag/Bi/BiVO₄实现了 11.39 mmol h^?1 g^?1的卓越析氧速率，是原始 BiVO₄的 10 倍。同时，柔性的棉织物基底即使经过多次（90° - 180°）弯曲循环，材料的光催化性能也不会下降。这一研究成果为开发高性能、耐用且环保的光催化系统用于实际水分解应用奠定了基础，具有重要的理论和实际应用价值。该研究成果发表在《Applied Surface Science》上。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先，利用一锅水热法合成 BiVO₄和 Bi/BiVO₄。通过两步搅拌浸渍法，借助 PDA 的弱还原性还原 Ag，并利用其粘附性合成 CPDA/Ag/Bi/BiVO₄。此外，运用实验表征、密度泛函理论（DFT）计算和有限差分时域（FDTD）模拟等手段，对材料的性能和结构进行深入分析。

结果与讨论
研究人员通过两步搅拌浸渍法合成了 CPDA/Ag/Bi/BiVO₄。对合成的 CPDA 和 CPDA/Ag/Bi/BiVO₄样品进行柔韧性测试，发现负载 BiVO₄材料的棉织物在弯曲 90°、180° 或任意角度后都能恢复原状。这表明柔性棉织物基底赋予了材料良好的柔韧性，为其实际应用提供了便利。

经实验表征、DFT 计算和 FDTD 模拟显示，Ag/Bi 双金属的 LSPR 效应和形成的肖特基异质结促进了热电子从等离子体向相邻半导体的有效转移。在析氧过程中，这种电子转移增加了 V - O 反键轨道的占有率，削弱了对反应产物的吸附，从而显著提高了光催化析氧性能。优化后的 CPDA/Ag/Bi/BiVO₄析氧速率达到 11.39 mmol h^?1 g^?1 ，相比原始 BiVO₄提升了 10 倍。

结论
研究人员成功通过两步搅拌浸渍法，在 PDA 修饰的棉织物表面构建了负载 Ag/Bi/BiVO₄双金属异质结。Ag/Bi 双金属的 LSPR 效应和形成的肖特基结在界面处产生局部电场，加速了电子从金属到半导体的高效转移。这不仅提升了光催化析氧性能，还解决了 BiVO₄作为粉末状催化剂时可回收性差的问题。该研究为光催化水分解应用提供了新的设计思路，推动了高性能、可回收光催化材料的发展，有望在能源领域得到广泛应用，具有重要的科学意义和应用前景。