《CHINESE JOURNAL OF STRUCTURAL CHEMISTRY》：Ag Nanoparticles Modified Oxygen-Vacancy-Rich BiOCl Boost Photocatalytic Degradation of Antibiotics
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•将银纳米颗粒沉积在富氧空位的BiOCl上。•氧空位增强可见光吸收和电荷分离。•银纳米颗粒促进电子提取和氧气活化。•3 wt% Ag/Vo-BiOCl显示出对环丙沙星和四环素的降解性能增强。•电化学测试揭示电荷传输和动力学得到改善。引言水环境中抗生素残留物日益引起关注，因为许
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将银纳米颗粒沉积在富氧空位的BiOCl上。
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氧空位增强可见光吸收和电荷分离。
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银纳米颗粒促进电子提取和氧气活化。
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3 wt% Ag/Vo-BiOCl显示出对环丙沙星和四环素的降解性能增强。
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电化学测试揭示电荷传输和动力学得到改善。
引言
水环境中抗生素残留物日益引起关注，因为许多抗生素结构稳定、具有生物活性，且难以通过传统污水处理技术完全去除。它们的持续排放可能增加生态风险，并加剧抗生素耐药性的传播。[1,2]环丙沙星（CIP）和四环素（TC）是典型的抗生素污染物，其分子结构较为持久，常被用作评估高级水处理技术的模型化合物。[3,4]因此，开发能够有效降解抗生素污染物的可见光响应光催化剂对于实际水净化具有重要意义。为此，有效的光催化剂不仅需要吸收可见光，还需要高效分离光生载流子，并在降解过程中驱动界面氧活化。[5,6]
BiOCl作为一种层状铋基光催化剂已被广泛研究，因为其内建电场和强氧化能力有利于光催化反应。[7,8]然而，其在可见光照射下的活性仍不尽人意。[9,10]这一局限性不仅源于其相对较宽的带隙，还源于严重的电荷复合和较差的载流子迁移率，导致光生电荷无法有效参与表面反应。[11,12]因此，能够同时调控电荷分离和传输的策略对于提高基于BiOCl的光催化剂至关重要。[13,14]
缺陷工程已被证明是调控半导体电子性质的有效方法。[15,16]特别是，氧空位可以引入局域电子态，从而增强可见光吸收并促进BiOCl体相内部的电荷分离。[17,18]然而，仅靠氧空位工程并不能解决BiOCl的所有动力学限制。缺陷态主要修饰体相内的局部电子结构和载流子行为，而表面反应位点处电子的后续提取和利用可能仍然受限。此外，调控不当的缺陷可能成为额外的复合中心，从而削弱其正面效果。因此，氧空位可以在可见光下激活BiOCl，但其本身并不能保证高效的表面氧化还原反应。
与此同时，贵金属修饰已被广泛采用以提高表面电荷利用率，因为沉积的金属可以作为电子陷阱并促进界面电子转移。[19,20]然而，在未修饰的BiOCl上沉积金属也受到宽带隙宿主弱可见光激发的限制，以及体相产生的载流子与表面金属位点之间耦合不足的制约。近期研究表明，内建电场、氧空位以及碳/缺陷调控可以调节铋氧卤化物光催化剂中的分子氧活化途径，包括单线态氧相关过程。[21,22]这些研究表明，高效的光催化降解不仅需要局部电子结构调控，还需要有效的界面反应位点设计。
先前的研究表明，氧空位工程或贵金属沉积均能在一定程度上提高BiOCl的光催化活性。然而，单一修饰策略通常效果有限，因为氧空位主要影响体相电荷分离，而金属沉积主要影响表面电子提取。因此，一种将两种效应相结合的协同策略对于在整个光催化过程中更有效地调控载流子动力学具有重要吸引力。银纳米颗粒可以通过局域表面等离子体共振（LSPR）贡献于可见光捕获，同时其高电导率使其能够充当表面电子受体。这些性质促进了光生载流子的高效分离，并增强了活性氧物种的生成，从而提高了光催化活性。[23]
在本研究中，将银纳米颗粒光沉积到富氧空位的BiOCl上，构建了Ag/Vo-BiOCl光催化剂，其中体相缺陷态和表面金属位点协同调控载流子行为。富氧空位的BiOCl基体被设计用于增强可见光吸收和缺陷辅助的电荷分离，而表面银纳米颗粒则被引入以促进电子提取和氧活化。这种缺陷-金属协同调控策略提供了一个平台，用于阐明体相空位工程和表面金属修饰如何协同改善可见光驱动的抗生素降解。通过比较BiOCl、Vo-BiOCl、Ag/BiOCl和Ag/Vo-BiOCl，本工作聚焦于氧空位相关缺陷态和光沉积银纳米颗粒在载流子分离、界面电子转移、氧活化和抗生素降解中的协同作用。本研究通过体相缺陷工程与表面金属修饰的耦合，为改善基于BiOCl的可见光光催化剂提供了一条缺陷-金属协同调控途径。
章节摘要
结果与讨论
首先对制备样品的晶体结构和化学成分进行了表征，以验证Ag/Vo-BiOCl体系的成功构建。采用X射线衍射（XRD）技术考察了基于BiOCl的样品的晶体结构（图1a和S1）。原始BiOCl显示出一系列明显的衍射峰，与根据粉末衍射联合委员会标准（JCPDS）卡号06-0249的四方相BiOCl标准相符。[24]主要
结论
本工作中，通过将氧空位工程与银光沉积相结合，开发了Ag/Vo-BiOCl光催化剂。富氧空位的晶格引入了缺陷态，促进了体相电荷分离，而银纳米颗粒作为高效的电子抽取中心，增强了界面氧化还原反应。通过这种双重调控，优化的3 wt% Ag/Vo-BiOCl实现了74.70%的CIP去除率——是Vo-BiOCl的1.31倍。类似的性能优势也被
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李华明：写作——审阅与编辑，监督，资源，项目管理，资金获取，概念构思。庞志远：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，可视化，验证，软件，方法学，调查研究，形式分析，数据管理，概念构思。夏杰翔：写作——审阅与编辑，监督，资源，项目管理，方法学，资金获取，概念构思。詹洋：验证，资源，形式
未引用参考文献
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致谢
本工作由江苏省杰出青年基金（编号：江苏省，No. BK20240043）、国家自然科学基金（编号：22378172）、江苏省特聘教授计划、江苏大学高层次人才基金（编号：JDKQ20251104）以及镇江市重点研发计划（编号：CG2023011）共同资助。
庞志远|王斌|杨太全|詹洋|夏杰翔|李华明
