双金属Cu-Bi共掺杂ZnS纳米结构：增强光催化降解有机污染物的光学与电化学性能

针对工业染料废水处理难题，研究人员通过室温湿化学法合成Cu/Bi共掺杂ZnS纳米结构，系统研究其光催化性能。最优配比的Cu0.02 Bi0.02 Zn0.96 S在可见光下80分钟内降解95%结晶紫，较单一金属掺杂和纯ZnS效率显著提升。该研究为资源受限地区提供了低成本、可规模化应用的新型光催化剂解决方案。

　　

随着工业染料废水对水生态系统和人类健康的威胁日益加剧，开发高效可见光响应的纳米光催化剂成为环境治理的迫切需求。结晶紫(CV)等合成染料因其致癌性、抗降解性成为难处理污染物，传统方法如活性炭吸附、生物降解等存在效率低、成本高等局限。在此背景下，中国石油化工股份有限公司的研究团队在《Journal of Molecular Structure》发表研究，通过室温湿化学法创新性地构建了Cu/Bi双金属共掺杂ZnS纳米材料，实现了有机染料的高效光催化降解。

研究采用X射线衍射(XRD)、荧光光谱等表征技术，结合电化学测试和液相色谱-质谱联用(LC-MS)分析。通过调控Cu²⁺
/Bi³⁺
掺杂比例，系统评估材料对结晶紫的降解效率及机理。

Powder X-ray diffraction
XRD证实所有样品均保持立方闪锌矿结构，Cu/Bi共掺杂引起晶格收缩和峰位偏移，Bi³⁺
的掺入导致(111)晶面间距从0.312 nm减小至0.309 nm，表明成功实现晶格取代。

Conclusion
Cu_0.02
Bi_0.02
Zn_0.96
S表现出最优性能：可见光下80分钟降解率达95%，远超纯ZnS(43%)和单掺杂样品。荧光光谱证实羟基自由基(•OH)是主要活性物种，LC-MS显示降解产物无毒。双金属协同效应通过形成杂质能级将带隙从3.54 eV降至2.89 eV，同时Cu²⁺
作为电子陷阱抑制了e^-
/h⁺
复合。

该研究的意义在于：首次通过室温法实现Cu/Bi-ZnS的可控制备，避免了高温高压工艺；双金属协同作用较单掺杂显著提升性能，为多金属掺杂策略提供新思路；降解产物的安全性验证和室温合成工艺使其在资源受限地区具应用潜力。这项工作为开发低成本、高效率的环境修复材料开辟了新途径。