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二维g-C3N4/TiO2纳米复合材料作为垂直Z型异质结用于增强光催化水消毒
摘要： 开发高效光催化剂以实现微生物有效灭活，是应对水资源?；尘跋滤市枨笕找嬖龀さ穆躺谀懿呗?。本研究通过简易水热驱动耦合方法，将暴露{001}晶面的TiO?纳米片水平组装于石墨相氮化碳(g-C?N?)片层上，构建了垂直面对面异质结。该垂直异质结在太阳光照射下可在30分钟内几乎完全杀灭103 CFU/mL的大肠杆菌，其效率显著优于物理混合复合物及纯g-C?N?和TiO?材料。二维形貌为构建垂直异质结提供了充足比表面积，并形成有利于g-C?N?与TiO?间电荷转移的紧密接触。通过能带结构分析和活性物种(RSs)探测/捕获实验证实了Z型电荷传输机制。相较于物理混合复合物及单相材料，基于Z型电子转移模式的纳米复合材料能有效促进电荷对解离，进而通过增强RSs生成加速细菌灭活。这种垂直Z型异质结的构建凸显了二维纳米材料在水体快速杀菌中的应用潜力。
关键词： 光催化、Z型异质结、垂直异质结、二维材料、水消毒
更新于2025-09-23 15:21:21
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一种原位组装的WO?–TiO?垂直异质结，用于增强Z型光催化活性
摘要： 垂直异质结的面对面接触有利于光催化过程中的电荷相互作用。然而，构建具有完整氧化还原能力的垂直异质结仍是一项挑战。本文报道了通过建立界面内电场成功合成WO3-TiO2垂直异质结的研究。实验研究和计算模拟表明，WO3-TiO2界面处存在强电耦合效应并形成内电场。该内电场在光照下驱动异质结发生Z型载流子转移，实现高效电荷分离并保持载流子的高反应活性。增强的活性氧物种生成和加速的大肠杆菌(E. coli)杀菌效果证实了该WO3-TiO2异质结优异的光催化活性。本研究为理解和设计Z型异相光催化剂提供了新思路。
关键词： 垂直异质结、Z型机制、大肠杆菌杀菌、三氧化钨-二氧化钛、活性氧物种、光催化
更新于2025-09-19 17:13:59