金/银修饰Fe3O4@MoS2纳米复合材料的协同效应：绿色光催化降解亚甲基蓝的高效策略

本研究针对废水中有机染料（如亚甲基蓝MB）降解效率低的问题，通过合成可回收的光动力纳米复合材料Fe3O4@MoS2@Au/Ag（FMAA），利用其窄带隙（2.05 eV）和等离子体效应，在pH 12条件下实现1小时内77%的MB降解率，7小时达94.32%。密度泛函理论（DFT）模拟揭示了Ag-Au电子转移机制，为绿色光催化剂的开发提供了新思路。

　　

随着工业废水中有机染料污染的加剧，传统半导体光催化剂因宽带隙、电子-空穴复合快等缺陷难以满足需求。过渡金属二硫化物（如MoS₂）虽具有可见光响应特性，但其催化效率仍受限于电荷分离能力。台湾地区的研究团队在《Surfaces and Interfaces》发表研究，通过构建Fe₃O₄@MoS₂核壳结构并修饰金/银纳米颗粒（Au/Ag NPs），开发出兼具高效催化与磁回收特性的新型纳米复合材料FMAA。

研究采用水热法合成Fe₃O₄@MoS₂（FM）基底，通过迭代还原法负载Au/Ag NPs。利用HR-TEM和FE-SEM确认了核壳-花状形貌，XRD和XPS验证了材料晶型与元素价态。UV-Vis DRS测得FMAA带隙降至2.05 eV，PL光谱显示其电子-空穴复合率显著降低。DFT模拟首次揭示Ag通过低电负性向Au释放电子，形成高能自由电子池，促进活性氧（ROS）生成。

Materials characterization
FE-SEM显示FMAA呈285 nm花状结构，HR-TEM证实Au/Ag NPs均匀分布在MoS₂片层上。XPS谱图中Au 4f_7/2（83.6 eV）和Ag 3d_5/2（368.1 eV）结合能位移表明金属-半导体界面电荷转移。

Charge transfer analysis
DFT计算表明Ag的4d轨道电子注入Au 5d轨道，形成从Ag→Au→MoS₂→Fe₃O₄的Z型电子传输链，使FMAA的电荷分离效率较FMA提升1.4倍。

Mechanism
在绿色光照下，FMAA通过LSPR效应增强光吸收，产生的·OH和¹O₂将MB分解为CO₂/H₂O。磁性测试表明FMAA在外加磁场下5分钟即可完全回收，7次循环后效率仍保持90%以上。

该研究通过精准调控贵金属-半导体界面电子结构，实现了可见光驱动的高效染料降解，为环境友好型催化剂的开发提供了理论依据与实践范式。FMAA的磁回收特性进一步降低了应用成本，对工业废水处理具有重要推广价值。