Ein chemisch gebundener Photokatalysator mit zahlreichen Sauerstoffleerstellen für eine verbesserte photokatalytische Dekontamination

Eine Herausforderung bei der Förderung der industriellen Anwendung der Photokatalysetechnologie zur Umweltsanierung liegt in der Entwicklung leistungsstarker Photokatalysatoren. Von diesen Photokatalysatoren wird erwartet, dass sie über eine effiziente Phototrägertrennung und ein intensives Redoxpotential verfügen, um die photokatalytische Entfernung von Schadstoffen zu stimulieren.

In einer Studie veröffentlicht in Fortschrittliche PulvermaterialienEine Gruppe von Forschern der Zhejiang Oceanic University und der University of Missouri entdeckte die Modulation der chemischen Bindung von Mn an der Grenzfläche_0,5CD_0,5S/BiOBr unterstützt durch reiche Sauerstoffleerstellen. Dies wiederum klärte den Mechanismus auf, der der verbesserten photokatalytischen Leistung zugrunde liegt.

„BiOBr ist ein im sichtbaren Licht aktiver Photokatalysator mit mehreren Vorteilen, darunter günstige Bandenkonfiguration, außergewöhnliche Photooxidationskapazität, ausgeprägte 2D-Architektur, ökologische Verträglichkeit, reichlich vorhandene Ressourcen und robuste Haltbarkeit“, erklärte Shijie Li, Co-Senior-Autor der Studie. . „Allerdings behindern die begrenzte Absorption von sichtbarem Licht und die langsame Streuung und Segregation von Fototrägern seine praktische Anwendung.“

Das Team entwickelte ein S-Schema-Photosystem von Mn_0,5CD_0,5S/BiOBr mit Grenzflächenbindung und Sauerstoffdefekten, aufgebaut durch Mn-Pinning_0,5CD_0,5S-Nanopartikel auf BOB-Mikroblumen. Dies wurde für eine wirksame Dekontamination von Antibiotika und Cr(VI) konzipiert.

„Physikalischer Kontakt ohne chemische Bindung zwischen den beiden Komponenten, der nicht ausreichend interaktiv ist, führt normalerweise zu einer unbefriedigenden Ladungsmigrationspassage“, fügte Bin Zhang, Co-Senior-Autor und Co-Korrespondent, hinzu.

„Darüber hinaus ist Defekt-Engineering eine weitere wirksame Strategie zur Verbesserung der katalytischen Eigenschaften. Daher ist der präzise Aufbau chemisch gebundener S-Schema-Heteroverbindungen mit strukturellen Defekten für eine effiziente photokatalytische Wasserreinigung unerlässlich, wird jedoch selten in photokatalytischen Anwendungen genutzt.“

Die Ergebnisse des Teams bieten einen praktikablen Ansatz zur Entwicklung außergewöhnlicher Katalysatoren für den Umweltschutz durch die Kombination chemischer Grenzflächenbindungen und defektmodulierter S-Muster-Verbindungen.