界面羟基化策略增强ZnSn(OH)6/TiO2电荷分离实现高效稳定光催化甲苯矿化

本研究针对挥发性有机物(VOCs)的环境与健康风险，通过共沉淀-水热耦合技术构建ZnSn(OH)6/TiO2异质结复合材料。实验表明该复合材料带隙降至3.10 eV，可见光吸收能力显著增强，通过界面电荷转移机制有效抑制电子-空穴复合。在模拟太阳光下，15% ZnSn(OH)6/TiO2对2500 ppm甲苯的90分钟降解率达90.51%，矿化率超84.51%，循环5次后仍保持90.32%活性。结合DFT计算与自由基捕获实验，证实·OH和·O2?为主要活性物种，为设计高效持久的环境光催化剂提供了新策略。

　　

这项研究揭示了通过界面羟基化工程构建ZnSn(OH)₆/TiO₂异质结复合材料的新策略。该复合材料采用共沉淀-水热耦合技术合成，显著将带隙能量降低至3.10电子伏特(eV)，同时增强了可见光捕获能力。其独特的界面电荷转移机制有效抑制了光生电子-空穴对的复合，使光量子效率得到大幅提升。

在模拟太阳光照条件下，含15% ZnSn(OH)₆的复合材料展现出卓越的甲苯降解性能——对初始浓度2500 ppm(百万分浓度)的甲苯在90分钟内降解率高达90.51%，矿化率超过84.51%，性能达到纯ZnSn(OH)₆的三倍以上。更令人印象深刻的是，经过五次循环使用后，其降解效率仍保持在90.32%，证明了材料出色的结构稳定性。

通过密度泛函理论(DFT)计算与自由基捕获实验的联合分析，研究团队确认羟基自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(·O₂^?)是光催化过程中的主要活性物种。ZnSn(OH)₆的羟基结构不仅促进了甲苯分子的吸附，还激活了其分子键，为深度矿化反应创造了有利条件。

这项工作为挥发性有机化合物(VOCs)的高效治理提供了创新的界面工程与晶体调控策略，为设计低成本、高耐久性的环境光催化剂提供了重要理论依据和实践路径。