铜铋硫化物纳米颗粒的共热分解法制备及其光催化性能研究

本研究通过共热分解Cu(II)和Bi(III)二硫代氨基甲酸盐前驱体，成功合成了具有单一正交晶相的Cu3BiS3纳米颗粒，其带隙能量（1.50-1.80 eV）和表面多孔结构显著提升了可见光下亚甲基蓝降解效率（最高达62.23%），为废水处理提供了新型高效光催化剂。

　　

随着全球水污染问题日益严峻，开发高效、稳定的可见光响应型光催化剂成为环境治理的关键挑战。传统方法合成的铜铋硫化物(Cu₃BiS₃, CBS)常面临相纯度低、形貌不可控等问题，而这类材料因其窄带隙（1.2-1.5 eV）和高吸收系数（>10⁵ cm^?1）在光催化领域极具潜力。雅温得第一大学（University of Yaoundé I, Cameroon）的研究团队创新性地采用双金属二硫代氨基甲酸盐前驱体共热分解策略，系统探究了反应时间对CBS纳米颗粒结构-性能关系的影响，相关成果发表于《Inorganic Chemistry Communications》。

研究团队运用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术，通过调控反应时间（60/90/120分钟）在200°C下合成系列CBS纳米颗粒。结果显示所有样品均形成单一正交晶系结构（空间群Pbnm），晶格参数a=7.705 ?、b=10.400 ?、c=6.730 ?。TEM显示49.86-50.04 nm的菱形颗粒，SEM观察到多孔团聚形貌。光学测试发现反应时间缩短导致吸收边蓝移，带隙从1.50 eV增至1.80 eV，归因于量子限域效应。光致发光光谱在750 nm处的强峰证实了电子-空穴对的辐射复合。

在光催化性能方面，120分钟合成的Cu₃BiS₃(120)表现出最优异的亚甲基蓝降解效率（62.23%），其伪二级动力学常数达0.00193 L·mg^?1·min^?1。循环实验证实材料经4次使用后仍保持60.5%活性，凸显其稳定性。

这项研究的意义在于：1）建立了可调控的CBS纳米颗粒合成方法；2）揭示了反应时间-带隙-光活性的构效关系；3）开发的材料在pH=9条件下对有机染料降解显示出应用潜力。该工作为设计高效三元金属硫化物光催化剂提供了新思路，推动其在环境修复领域的实用化进程。