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为解决光催化材料中光生电荷在异质结界面转移效率低的问题，研究人员构建 Bi2WO6-Bi2O2SiO3-Bi12SiO20-BiOXY 异质结。优化后的 BSBI 异质结光催化活性优异，为构建铋基多异质结界面提供方法和依据。
在环境污染问题日益严峻的当下，水污染治理成为全球关注的焦点。有机污染物对水体的侵害，如同隐藏在水中的 “毒瘤”，威胁着生态平衡和人类健康。传统处理方法在应对这些顽固污染物时，往往显得力不从心，而光催化技术凭借其绿色环保的特性，成为科研人员眼中的 “希望之星”。
在众多半导体光催化材料里，铋基半导体材料因低毒性、储量丰富和高化学稳定性脱颖而出，被视作新一代标志性光催化材料的有力候选者。然而，单一组分的铋基光催化材料存在明显短板，光生载流子的分离和传输效率较低，这使得它们在实际应用中效果欠佳，难以满足日益增长的环保需求。为提升其光催化性能，科研人员尝试了多种策略，构建异质结便是其中备受瞩目的一种。通过将不同半导体组合成异质结，能实现氧化还原反应位点在空间上的分离，促进协同氧化还原反应，进而提高材料的光催化活性。但铋基异质结构中存在一个棘手的问题，界面能级差异较小，导致光生电荷转移的驱动力微弱，严重阻碍了光生电荷的有效传输，大大限制了光催化材料的性能提升。
为突破这一困境，来自国内的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们巧妙地利用铋基材料的结构相似性，构建了 Bi2WO6-Bi2O2SiO3-Bi12SiO20-BiOXY（X = Cl, Br, Y=I）（BSBI 和 BSCI）异质结，其中 BiOX 作为连接不同铋基材料的 “桥梁”，成功解决了因界面电位差不足和界面电阻过大导致的电荷转移效率低的难题。
研究发现，经过多层取代优化后的 BSBI 异质结展现出令人惊叹的光催化活性。在模拟太阳光照射 60 分钟后，它对罗丹明 B（Rh B，10 mg/L）的降解率高达 99.3%；在 120 分钟内，对诺氟沙星（NFX，10 mg/L）和盐酸四环素（TCH，10 mg/L）的降解率分别达到 85.4% 和 85.3% 。这一成果意味着在水污染治理领域，光催化技术有了新的突破，为高效去除水中有机污染物提供了可能，相关研究成果发表在《Environmental Research》上。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：通过 XRD（X 射线衍射）技术对样品的晶相组成和结构进行分析，以此来确定所构建的异质结中各成分的存在和结构特征，为后续研究提供了重要的基础数据支撑 。
下面来看具体的研究结果：
- Phase and structure analysis of BSC, BSB, BSI, BSCI and BSBI：利用 XRD 分析样品的晶相组成和结构，结果显示所有样品都呈现出 Bi2WO6、Bi2O2SiO3和 Bi12SiO20对应的特征衍射峰。在单卤素修饰的样品中，还出现了 BiOCl、BiOBr 和 BiOI 的衍射峰，这表明成功构建了包含多种成分的异质结结构。
- Conclusion：通过双卤素离子交换法，利用 Bi2WO6、Bi2O2SiO3和 BiOX 的相似结构，合成了具有大界面电位差的 Z-scheme/type-II/Z-scheme/type-II 异质结。优化后的 BWSBI-4 对 Rh B、NFX 和 TCH 的降解率显著提升，分别达到 99.3%、85.4% 和 85.3% 。这一结果充分证明了该研究策略在提高光催化材料性能方面的有效性。
综合来看，这项研究成功构建了具有高效界面电荷传输的非均相铋基异质结，BiOX 在其中发挥了关键的 “桥梁” 作用，大大提升了光催化材料对有机污染物的降解能力。这不仅为解决水污染问题提供了新的技术手段，更为构建铋基多异质结界面提供了宝贵的方法和理论依据，推动了光催化领域的发展，有望在未来的环保实践中发挥重要作用，助力实现更加绿色、可持续的发展目标。
