铟基金属有机框架衍生In?O?/InVO?–YFeO?双Z型多结光催化剂的构建及其可见光高效降解双氯芬酸性能研究

《npj Clean Water》：Charge transfer pathways in an indium-MOF-derived In?O?-InVO?-YFeO? dual Z-scheme for diclofenac degradation

　　

摘要

双Z型多结光催化剂在可见光照射下消除抗生素污染物方面具有显著潜力；然而，精确调控电荷转移路径以及对有效双Z型体系的全面表征仍面临关键挑战。本文采用简单的湿化学策略，直接设计了一种新型铟基金属有机框架（MOF）衍生In₂O₃/InVO₄–YFeO₃（InYFe）双Z型多结光催化剂，以解决上述局限性。研究利用先进的表征技术系统地考察了该三元InYFe异质结构的理化性质。值得注意的是，InYFe-4催化剂对双氯芬酸（DCF）表现出优异的光催化降解效率，在60分钟内降解率达到99.5%，显著优于单组分和双组分材料。光催化活性的提升主要归因于异质界面处内电场的形成、光生载流子寿命的延长以及通过多通道Z型电荷转移保持的可持续活性位点。自由基捕获实验和电子顺磁共振分析表明，h⁺、O₂^•?和^•OH在DCF的光催化消除过程中协同作用。结合理论模拟与实验结果，全面阐明了光催化条件下DCF的降解路径。本研究为合理开发MOF衍生Z型多结光催化剂以应对新兴有机污染物提供了参考。