W18O49/Bi4O5Br2 S型异质结光催化剂：LSPR效应协同增强氧活化与环丙沙星高效降解

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W18O49/Bi4O5Br2 S型异质结，利用局域表面等离子体共振（LSPR）效应协同提升可见光响应与活性氧（ROS）生成，实现60分钟内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）在水体中检出浓度已超μg/L级，其光稳定性强且会破坏水生生物DNA复制。传统光催化技术虽具绿色优势，却受限于可见光响应不足和载流子快速复合，导致活性氧（ROS）生成效率低下。针对这一难题，茅台学院（Moutai Institute）的研究团队通过创新设计W₁₈O₄₉/Bi₄O₅Br₂复合催化剂，成功实现92%的CIP高效降解，相关成果发表于《Applied Surface Science Advances》。

研究采用溶剂热法合成W₁₈O₄₉纳米线，并通过室温搅拌策略锚定Bi₄O₅Br₂纳米片构建异质结。结合密度泛函理论（DFT）计算和电子顺磁共振（EPR）等技术，系统分析了材料的光热性能、电荷转移路径及自由基生成机制。

Morphology and structure
SEM显示W₁₈O₄₉呈海胆状纳米线结构，Bi₄O₅Br₂成功包覆后形成紧密界面接触。XRD证实复合材料保留了W₁₈O₄₉的单斜晶系和Bi₄O₅Br₂的四方晶系特征。

Conclusions
研究证实S型异质结的内建电场（IEF）驱动电荷空间分离，W₁₈O₄₉的LSPR效应通过热电子注入协同激活O₂生成超氧自由基（•O₂^?），EPR检测到该自由基浓度提升3.2倍。复合材料在5次循环后降解率仍保持85%以上，展现出卓越的稳定性。

该工作不仅为高效可见光催化剂设计提供了新范式，更通过LSPR与S型异质结的协同机制，为解决水体新兴污染物治理难题提供了理论和技术支撑。研究首次揭示非贵金属W₁₈O₄₉的LSPR效应在环境催化中的增效作用，对推动低成本光催化技术规模化应用具有重要指导意义。