石墨相C3N4/TiO2(B) S型异质结用于高效光催化产氢与有机污染物降解

实现宽光谱太阳光吸收与强氧化还原能力的协同提升,是半导体光催化剂应用于环境修复与能源转换领域的关键。本研究通过将TiO2(B)纳米棒与g-C3N4纳米片耦合,构建了S型异质结光催化剂。其能带结构的精准匹配将光吸收范围从紫外区拓展至可见光区,并实现了高效电荷分离。在模拟太阳光照射下,以甲醇为牺牲剂时,40 wt% g-C3N4/TiO2(B)异质结的产氢速率达到1.98 mmol g-1 h-1,分别是纯g-C3N4和TiO2(B)的1.5倍与2.0倍。当处理阿莫西林废水替代甲醇溶液时,该异质结在90分钟内可降解98.2%的阿莫西林并同步产生20.70 μmol g-1氢气。得益于S型电荷分离机制,该材料对多种有机抗生素和染料均表现出优异的光降解活性。该工作揭示了S型异质结在光催化产氢与有机废水协同处理中的广阔应用前景。

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提交arXiv: 2026-03-30 03:21

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