中国科学院发现S型异质结光催化体系可实现污染物降解与H2O2持续生成

本研究发现在构建S型异质结ZrO₂/ZnIn₂S₄光催化降解四溴双酚A（TBBPA）过程中，H₂O₂可持续产生和累积，这不同于传统有机污染物光催化降解中依赖于H₂O₂的高消耗。进一步系统研究了TBBPA溶液中ZrO₂/ZnIn₂S₄界面光生载流子的界面迁移、ROS形成和转化及TBBPA降解协同H₂O₂生成过程及机制。结果表明，ZrO₂/ZnIn₂S₄催化剂界面In、S和O原子的电子轨道重叠促进了光生载流子在异质结界面的离域和转移，进而提供大量具有高氧化还原电位的光生载流子。TBBPA吸附在催化剂表面后，其与ZrO₂/ZnIn₂S₄之间形成表面电场（SEF），加速了光生空穴（h⁺）直接攻击TBBPA降解，促进其界面产生更多光生电子（e^-）用于ORR反应生成H₂O₂。其中TBBPA及其降解中间产物的酚羟基β剪切反应是促进H₂O₂持续生成的关键路径。此双功能光催化体系还可以用于其他酚羟基化合物降解同时伴随H₂O₂的累积，这为光催化系统在废水资源化利用方面提供了新思路。

该论文的第一作者为博士生王思龙，通讯作者为吕继涛副研究员和赵利霞研究员。华东理工大学杨雪晶教授为共同作者。 该工作获得国家重点研究发展计划，中国科学院战略重点研究计划和国家自然科学基金的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125274