MXene与等离子体Bi0协同增强Bi2MoO6光催化降解有机污染物的结构与性能研究

本研究针对Bi2MoO6光催化剂可见光吸收不足、载流子复合快等问题，通过构建Bi/Bi2MoO6/MXene异质结，结合等离子体Bi0与MXene的协同效应，显著提升了对酸性蓝92的降解效率（80%），为低成本环境治理提供了新策略。

　　

随着城市化进程加速，水资源污染问题日益严峻，传统水处理技术难以有效降解持久性有机污染物。光催化技术因其绿色、高效特性成为研究热点，但常用半导体如TiO₂和ZnO存在带隙宽（需紫外光激发）的局限。铋基催化剂Bi₂MoO₆虽具有可见光响应，却面临光吸收范围窄、载流子复合快等挑战。为此，来自King Khalid University等机构的研究团队在《Surfaces and Interfaces》发表论文，通过构建Bi/Bi₂MoO₆/MXene三元异质结，结合等离子体Bi⁰与MXene的协同作用，显著提升了光催化性能，为环境修复提供了创新解决方案。

研究采用水热法合成Bi₂MoO₆/MXene复合材料，并通过NaBH₄还原制备Bi纳米颗粒。利用XRD、SEM、UV-Vis DRS等技术表征材料结构，通过降解酸性蓝92评估光催化活性，结合自由基捕获实验和光电化学测试阐明机制。

Characterization results
XRD证实成功合成Bi₂MoO₆/MXene异质结，Bi⁰的引入未破坏晶体结构。SEM显示MXene的层状结构增大了比表面积，Bi纳米颗粒均匀分散。UV-Vis DRS表明复合材料可见光吸收边红移，归因于Bi⁰的等离子体共振效应。

Photocatalytic performance
含5 wt.% MXene和10% Bi⁰的样品在可见光下对酸性蓝92的降解率达80%，较纯Bi₂MoO₆提升2.3倍。循环实验显示四次使用后效率仅下降12%，表明良好稳定性。

Mechanism analysis
自由基淬灭实验证实超氧自由基（^•O₂^?）和空穴（h⁺）是主要活性物种。MXene作为电子受体加速电荷分离，Bi⁰通过局域表面等离子体共振（LSPR）增强光捕获并产生“热电子”，协同促进污染物降解。

该研究创新性地将MXene的导电性与Bi⁰的等离子体效应结合，解决了Bi₂MoO₆的固有缺陷。材料低成本、高活性的特点使其具备工业化应用潜力，为开发高效可见光驱动催化剂提供了新思路。作者Narinderjit Singh Sawaran Singh等强调，此策略可拓展至其他铋基光催化剂体系，推动绿色水处理技术的发展。