在本研究中，我们基于密度泛函理论计算的结果，合理设计并制备了S型结构的GaOOH@PDA异质结。与纯GaOOH相比，所制备的GaOOH@PDA异质结的光电流密度几乎翻倍，且电荷转移阻力更低，这表明其能够高效分离和迁移光生载流子。随后，我们将所得的GaOOH@PDA复合材料固定在聚醚砜（PES）基底上，制成了新型光催化膜（GaOOH@PDA/PES）。通过响应面法筛选出的最佳条件下，该光催化膜对盐酸四环素的去除效率高达94.5%。此外，当将其组装在自制的连续流光催化膜反应器中时，GaOOH@PDA/PES膜展现出优异的长期稳定性和可持续降解能力，证明了其在实际废水处理中的应用前景。其出色的光催化性能源于三个关键因素的协同作用：S型结构异质结有助于高效分隔光生载流子，该异质结构可优化对目标污染物的吸附能，而多巴胺则能产生显著的光热效应。生态毒性评估进一步表明，这种设计的催化系统不仅能有效去除污染物，还具有良好的抗菌活性，且对生态系统几乎没有风险。本研究强调了基于密度泛函理论的合理设计在开发高效光催化剂中的重要性。更重要的是，它为从理论预测、材料合成、膜制备、反应器集成、机制解析到生态毒性评估提供了完整的研究路径。为本领域进一步发展和应用先进光催化膜技术于可持续水净化奠定了理论和实践基础。
