协同Z型ZnV2O4/g-C3N4纳米片增强光催化性能与超灵敏扑热息痛检测研究

本研究针对环境污染物降解与药物检测需求，通过原位共沉淀法构建Z型ZnV2O4/g-C3N4异质结。该材料光催化降解亚甲基蓝效率提升1.74倍，CO2还原效率提高10.49倍，并实现34 μM超低检测限的扑热息痛电化学传感，为环境修复与临床诊断提供新策略。

　　

随着工业发展和药物滥用问题加剧，环境污染与精准检测成为全球性挑战。传统光催化剂存在可见光利用率低、电荷复合率高的问题，而药物检测技术往往面临灵敏度不足的瓶颈。针对这些难题，一项发表于《Materials Science in Semiconductor Processing》的研究通过创新纳米材料设计给出了解决方案。

研究人员采用原位共沉淀法构建了Z型（Z-scheme）异质结，将立方相ZnV₂O₄与石墨相氮化碳(g-C₃N₄)纳米片复合。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)等表征手段确认材料结构，紫外-可见光谱(UV-Vis)分析能带变化，电化学阻抗谱(EIS)评估电荷传输性能。光催化实验以亚甲基蓝(MB)和CO₂为靶标，电化学检测则聚焦临床常用药物扑热息痛。

【材料合成】
通过热解三聚氰胺制备g-C₃N₄，锌钒酸盐则采用共沉淀法合成。FESEM显示复合后材料厚度从56 nm优化至51 nm，形成更精细的片层结构。

【XRD分析】
衍射峰与JCPDS 01-089-7413标准卡匹配，确认立方相ZnV₂O₄的成功制备。复合材料中g-C₃N₄的特征峰表明有效复合。

【光学与电化学性能】
复合材料的带隙从2.467 eV调节至2.636 eV，可见光吸收增强。EIS证实异质结显著降低电荷转移电阻，抑制电子-空穴复合。

【光催化应用】
MB降解速率达纯ZnV₂O₄的1.74倍，CO₂还原效率提升10.49倍。清除实验证实·OH和·O₂^-是主要活性物种。

【电化学传感】
在PBS电解质中，扑热息痛检测线性回归值达0.944，检测限低至34 μM，优于多数报道材料。

该研究通过精准调控Z型异质结的能带结构，同时解决了光催化效率与传感灵敏度两大难题。其创新点在于：① 开发简易可规模化的共沉淀合成法；② 实现可见光响应范围与电荷分离效率的协同优化；③ 拓展锌钒酸盐在环境与医疗检测领域的应用边界。这项工作为多功能纳米材料的开发提供了新思路，在污水处理、碳中和、临床用药监测等方面具有重要应用前景。