可见光驱动的三元S型异质结光催化剂MS/TpTt/ZIS的构建及其在污染物降解与产氢中的高效应用

本文推荐一种基于三聚氰胺海绵(MS)载体的新型三元S型异质结光催化剂MS/TpTt/ZnIn2S4（MTZIS），通过溶剂热法成功合成。该催化剂在可见光下对甲基橙(MO)的降解率近100%，且降解残留液无生物毒性；产氢速率达11523.64 μmol g?1 h?1，是ZIS的7.02倍；CO2光还原为CO的产率为501.55 μmol g?1 h?1。其优异性能源于S型能带结构促进电子-空穴分离并保留高还原性电子，为MS载体构建高效异质结提供了理论参考。

　　

Highlight

电荷分离是提升光催化性能的关键，但单一半导体难以实现高效电荷分离与传输。本研究以三聚氰胺泡沫(MS)为载体，通过溶剂热法成功合成MS/TpTt/ZnIn₂S₄-x%（MTZIS-x%）异质结光催化剂。MTZIS-3%在可见光下对MO的降解率接近100%，且降解液无生物毒性；其产氢速率高达11523.64 μmol g^?1 h^?1，分别是ZIS、MS/TpTt和COF-TpTt的7.02、11.91和13.19倍；CO₂光还原为CO的产率为501.55 μmol g^?1 h^?1。优异性能归因于S型能带结构有效分离电子-空穴对并保留高还原性电子。

Characterization

通过SEM和TEM分析样品形貌：ZIS呈现由纳米片组成的花状结构（图1a）；COF-TpTt为纤维交织结构（图1b）；MS具有120 μm大孔结构，表面纤维光滑（图1c,d）。负载COF-TpTt后，MS保留宏观孔结构，COF-TpTt在MS纤维上堆叠生长（图1e,f）。

Conclusion

本研究以MS为载体，通过溶剂热法成功构建MTZIS异质结。MTZIS-3%在可见光下展现卓越光催化性能：60分钟内完全降解MO（30 mg/L）；产氢速率达11523.64 μmol g^?1 h^?1；CO₂还原为CO的产率为501.55 μmol g^?1 h^?1。S型能带结构是高效催化的核心机制，为MS载体异质结设计提供了新思路。