全光谱响应双S型异质结中极化电场调控界面电场驱动Cr(VI)与活性艳红X-3B同步降解机制研究

本文创新性地构建了具有全光谱响应的双S型压电光催化剂Bi2WO6/BiOCl/Bi2S3（BW-C-S），通过超声诱导极化电场（Polarization electric field）与界面电场（Interface electric field）的协同调控，实现了Cr(VI)（0.063 min?1）和活性艳红X-3B（RBR X-3B，0.057 min?1）的高效同步降解。研究结合LC-MS、DFT计算和毒性评估，揭示了污染物协同转化路径及生态毒性演变规律，为复杂水环境中多污染物协同治理提供了新策略。

　　

Highlight

本研究开发了具有全光谱响应的双S型压电光催化剂Bi₂WO₆/BiOCl/Bi₂S₃（BW-C-S），通过超声引导的极化电场持续调控内建电场，突破传统光催化中载流子屏蔽效应。在光-声耦合场作用下，BW-C-S对活性艳红X-3B（RBR X-3B）和Cr(VI)的降解速率分别达0.057 min^?1和0.063 min^?1，展现卓越的同步去除能力。

Structural characterization

透射电镜显示：BW纳米片的0.386 nm和0.272 nm晶格间距分别对应(130)和(200)晶面（图1a-b）；BC-S纳米片中0.352 nm和0.275 nm间距分别归属Bi₂S₃（BS）的(131)晶面和BiOCl（BC）的(110)晶面（图1c-d）。图1e清晰呈现BS以细条状均匀生长在BC表面，形成拓扑结构。

Conclusion

基于压电效应与双S型异质结的协同调控理论，我们成功构建了兼具压电响应和广谱光响应的BW-C-S三元异质结。有限元模拟和压电力显微镜证实：超声激发下BW超薄纳米片产生压电响应，而BW-C-S通过极化电场与界面电场的协同作用，显著提升了载流子分离效率。该研究为复杂水环境中多污染物协同治理提供了创新性解决方案。