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?哈工大袁遠(yuǎn)ACS Catalysis：CQD修飾BiOBr/Bi2WO6光催化微電機(jī)用于環(huán)境修復(fù)及DFT計(jì)算

高效的光催化劑是降解水中抗生素污染物的關(guān)鍵，對(duì)環(huán)境修復(fù)至關(guān)重要?；诖?，哈爾濱工業(yè)大學(xué)袁遠(yuǎn)教授（通訊作者）等人報(bào)道了通過溫和的水熱方法制備了一種高效的碳量子點(diǎn)（CQD）改性BiOBr/Bi₂WO₆雜化材料。

同時(shí)，開發(fā)了一種基于光催化劑的可見光驅(qū)動(dòng)微電機(jī)。它對(duì)水中常見污染物如磺胺、喹諾酮和四環(huán)素抗生素表現(xiàn)出顯著的光催化活性，其中10CQD/BiOBr/Bi₂WO₆-4（10CBBr-4）的光催化活性最高，分別是BiOBr和Bi₂WO₆的2.8倍和5倍。

根據(jù)能帶結(jié)構(gòu)，推測(cè)CQD/BWO/BiOBr的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制如下：在模擬光照下，生成e^–-h⁺對(duì)。若BiOBr和BWO之間形成II型異質(zhì)結(jié)，則BiOBr導(dǎo)帶（CB）的e^–將流向BWO的CB，h⁺將從BWO的VB遷移到BiOBr的VB。

作者提出了一種新的電荷轉(zhuǎn)移模式：若形成Z-型異質(zhì)結(jié)，BWO的CB中的e^–將與BiOBr的VB中較近的h⁺結(jié)合。光生載流子被有效分離，e^–和h⁺的重組被抑制，有利于NOR的去除。

為研究BiOBr和BWO之間的載流子轉(zhuǎn)移機(jī)制和界面相互作用，作者利用DFT計(jì)算研究了BiOBr的能帶結(jié)構(gòu)和功函數(shù)。BWO具有典型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，由[Bi₂O₂]²⁺和共享角[WO₄]^2-交替層組成。BiOBr具有與BWO相同的[Bi₂O₂]²⁺，有利于構(gòu)建Z-型異質(zhì)結(jié)。

層狀結(jié)構(gòu)的中間層提供了更多的活性反應(yīng)位點(diǎn)，并作為電子受體，促進(jìn)了光催化反應(yīng)。BWO和BiOBr的功函數(shù)分別為6.83和4.98 eV，而功函數(shù)的差值代表了BiOBr和BWO之間的電荷轉(zhuǎn)移，電子將從功函數(shù)高的一側(cè)流向功函數(shù)低的一側(cè)，直到達(dá)到費(fèi)米能級(jí)的平衡。

Carbon Quantum Dot-Decorated BiOBr/Bi₂WO₆ Photocatalytic Micromotor for Environmental Remediation and DFT Calculation. ACS Catal., 2022, DOI: 10.1021/acscatal.2c04149.

https://doi.org/10.1021/acscatal.2c04149.

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