Bi3.64Mo0.36O6.55/BiOCl异质结协同促进电荷分离与活性氧生成以提升光催化效率及稳定性

针对有机染料废水处理难题，研究人员通过水热法构建新型Bi3.64Mo0.36O6.55/BiOCl（BMO-BOC）异质结光催化剂。该材料通过能带调控实现II型异质结电荷定向迁移，显著提升可见光吸收与•O2?/•OH自由基产率，16分钟内实现罗丹明B（RhB）近完全降解，且循环稳定性达88%以上，为低成本废水处理提供新策略。

　　

随着纺织、化妆品等行业快速发展，有机染料如罗丹明B（RhB）和亚甲基蓝（MB）对水环境的污染日益严重。这类污染物化学稳定性高，传统处理方法如吸附、化学氧化等存在效率低、易产生二次污染等问题。光催化技术因绿色可持续的特性成为研究热点，但常用半导体如TiO₂、BiOCl（BOC）存在可见光响应弱、载流子复合快等瓶颈。如何通过材料设计突破这些限制，成为环境催化领域的关键挑战。

针对这一难题，重庆某高校联合团队在《Journal of Water Process Engineering》发表研究，通过水热法成功构建Bi_3.64Mo_0.36O_6.55/BiOCl（BMO-BOC）异质结光催化剂。该材料通过能带工程形成II型异质结结构，实现电子-空穴对的高效分离，在可见光下16分钟即可降解99.9%的RhB，且循环4次后活性保持88%以上，展现出显著的工程应用潜力。

研究采用X射线衍射（XRD）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）表征材料晶体结构与光学性质，通过电化学阻抗谱（EIS）和瞬态光电流响应分析电荷传输行为，并利用电子顺磁共振（EPR）捕获活性氧物种。以RhB和MB为模型污染物，在300W氙灯模拟可见光条件下评估光催化性能。

材料表征
XRD证实BMO-BOC复合物中两相共存且结晶良好，UV-Vis显示10wt% BMO掺入使吸收边红移至520nm，带隙降至2.38eV。比表面积测试表明复合物表面积达48.6m²/g，较纯BOC提升2.3倍。

光催化性能
优化后的10BMO-BOC对RhB和MB的降解速率常数分别为纯BOC的4.7倍和3.9倍。自由基捕获实验证实•O₂^?和•OH是主要活性物种，EPR检测到DMPO-•O₂^?和DMPO-•OH特征信号强度增强3.2倍。

机理分析
莫特-肖特基测试显示BMO与BOC形成II型异质结，光生电子从BMO传导带（-0.52eV）向BOC（-0.21eV）迁移，空穴则反向转移，使载流子寿命延长至纯BOC的2.8倍。

该研究通过精准调控异质结界面，实现了可见光吸收、电荷分离与表面反应的协同增强。所开发的BMO-BOC材料兼具高效性与稳定性，为工业废水处理提供了新型低成本解决方案，同时为设计高性能环境催化材料提供了理论指导。特别值得注意的是，该工作采用水热法等易规模化技术，避免了贵金属助催化剂的使用，符合绿色化学原则，对推动光催化技术实际应用具有重要示范意义。