Ag/YPrO3复合材料的表面等离子体共振增强模拟太阳光下光催化性能研究

为解决光催化材料光谱吸收窄、载流子复合快导致的分子氧活化效率低问题，研究人员通过溶剂热法构建了Bi4O5Br2/W18O49 S型异质结，利用W18O49的局域表面等离子体共振(LSPR)效应协同提升光生电子活化O2能力，60分钟内实现92%环丙沙星降解率，为水体抗生素污染治理提供新策略。

　　

随着全球医药滥用加剧，第三代氟喹诺酮类抗生素如环丙沙星(CIP)在水体中的检出浓度已超μg/L级，其光稳定性和DNA干扰特性对生态系统构成严重威胁。传统光催化技术因窄光谱响应和快速载流子复合等问题，难以高效活化分子氧生成活性氧物种(ROS)，制约了污染物降解效率。茅台学院（Moutai Institute）的研究团队在《Applied Surface Science Advances》发表研究，通过溶剂热法构建了具有局域表面等离子体共振(LSPR)效应的Bi₄O₅Br₂/W₁₈O₄₉ S型异质结，为解决这一难题提供了创新方案。

研究采用溶剂热-室温搅拌策略制备复合材料，通过SEM、XRD表征形貌结构，结合DFT计算验证能带排列机制，利用EPR和自由基捕获实验检测活性物种。热成像技术证实W₁₈O₄₉的LSPR效应可增强光热转换，紫外-可见漫反射光谱显示复合材料的光吸收边拓展至可见光区。

形貌与结构
海胆状W₁₈O₄₉纳米线与片状Bi₄O₅Br₂成功复合，HRTEM显示两相界面间距3.5?，XPS证实W⁵⁺/W⁶⁺氧化还原对的存在。

光催化性能
复合催化剂在60分钟内降解20mg/L CIP效率达92%，5次循环后活性保持90%以上。EPR检测到显著增强的•O₂^?信号，证实LSPR产生的热电子与S型异质结的光生电子协同活化O₂。

机理分析
DFT计算显示界面内置电场(IEF)强度达8.9×10^?3eV/?，驱动电子从Bi₄O₅Br₂向W₁₈O₄₉迁移，同时保留强氧化还原能力的空穴和电子。

该研究创新性地将LSPR效应与S型异质结耦合，不仅拓宽了可见光响应范围，还通过双电子供给路径显著提升O₂活化效率。Jing Li和Mingkun Wu等作者指出，这种设计范式为开发高效稳定的可见光催化剂提供了新思路，对治理新兴水体污染物具有重要应用价值。