海洋所在陰離子調(diào)控摻雜提升光催化活性研究取得進展
近日,中國科學院海洋研究所在有機Mn鹽摻雜ZnIn2S4提升光催化殺菌防污研究取得新進展,相關成果發(fā)表在國際學術期刊Journal of Environmental Chemical Engineering(TOP, Q1, IF=7.4)。
光催化殺菌防污技術具備綠色環(huán)保的特點,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合率高等缺陷,使其難以高效發(fā)揮作用。元素摻雜工程可以調(diào)節(jié)光催化材料的能帶結構,從而提升其光催化活性,但較少研究關注含有不同陰離子組分的金屬摻雜源對材料的影響。作者對比了有機和無機Mn鹽摻雜對ZnIn2S4(ZIS)活性的影響。結果表明,相比于ZIS和無機Mn鹽摻雜ZIS(I-Mn-ZIS),有機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,與之對應的是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共價鍵的產(chǎn)生促進了光電子的表面遷移,同時S空位含量的增加阻礙了光生載流子的復合。這項研究從多角度出發(fā)深入解析了有機Mn鹽摻雜ZIS光催化性能提升的驅動機制,同時為后續(xù)有機小分子調(diào)控摻雜行為提供了重要的參考價值。

有機Mn鹽摻雜ZIS的殺菌性能及性能提升機制分析
論文第一作者為中國科學院海洋研究所海洋關鍵材料全國重點實驗室博士生張輝,海洋關鍵材料全國重點實驗室張杰研究員、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基金面上項目(42076043、42176049)、山東省自然科學基金重大基礎研究(ZR2023ZD31)、山東省優(yōu)秀青年科學基金(ZR2022YQ39)和中國科學院前沿科學重點研究(ZDBS-LY-DQC025)項目資助。
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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