海洋所在陰離子調(diào)控?fù)诫s提升光催化活性研究取得進(jìn)展
近日,中國科學(xué)院海洋研究所在有機(jī)Mn鹽摻雜ZnIn2S4提升光催化殺菌防污研究取得新進(jìn)展,相關(guān)成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Environmental Chemical Engineering(TOP, Q1, IF=7.4)。
光催化殺菌防污技術(shù)具備綠色環(huán)保的特點(diǎn),符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。然而,單體光催化材料普遍存在光生載流子復(fù)合率高等缺陷,使其難以高效發(fā)揮作用。元素?fù)诫s工程可以調(diào)節(jié)光催化材料的能帶結(jié)構(gòu),從而提升其光催化活性,但較少研究關(guān)注含有不同陰離子組分的金屬摻雜源對材料的影響。作者對比了有機(jī)和無機(jī)Mn鹽摻雜對ZnIn2S4(ZIS)活性的影響。結(jié)果表明,相比于ZIS和無機(jī)Mn鹽摻雜ZIS(I-Mn-ZIS),有機(jī)Mn鹽摻雜ZIS(O-Mn-ZIS)具有顯著提高的比表面積,這有利于暴露更多的活性位點(diǎn),與之對應(yīng)的是O-Mn-ZIS提升的光催化降解和殺菌的活性。除此之外,O-Mn-ZIS中功函數(shù)的降低和S-Mn共價(jià)鍵的產(chǎn)生促進(jìn)了光電子的表面遷移,同時(shí)S空位含量的增加阻礙了光生載流子的復(fù)合。這項(xiàng)研究從多角度出發(fā)深入解析了有機(jī)Mn鹽摻雜ZIS光催化性能提升的驅(qū)動(dòng)機(jī)制,同時(shí)為后續(xù)有機(jī)小分子調(diào)控?fù)诫s行為提供了重要的參考價(jià)值。

有機(jī)Mn鹽摻雜ZIS的殺菌性能及性能提升機(jī)制分析
論文第一作者為中國科學(xué)院海洋研究所海洋關(guān)鍵材料全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生張輝,海洋關(guān)鍵材料全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張杰研究員、孫萌萌副研究員和張瑞永研究員為共同通訊作者。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(42076043、42176049)、山東省自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)研究(ZR2023ZD31)、山東省優(yōu)秀青年科學(xué)基金(ZR2022YQ39)和中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究(ZDBS-LY-DQC025)項(xiàng)目資助。
論文信息:
Hui Zhang, Jie Zhang*, Ke Wang, Mengmeng Sun*,Leilei Xue, Ruiyong Zhang*, Jizhou Duan, Bo Xiao, Baorong Hou. Mn, Sv co-doped ZnIn2S4 derived from organic manganese with enhanced electron migration and Sv-induced electron capture for improved photocatalytic bactericidal activity. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2025, 13(3): 116954. https://doi.org/10.1016/j.jece.2025.116954
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