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新聞網(wǎng)訊 近日，物理科學(xué)學(xué)院應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)2021級本科生武帥宇、袁開震在JCR分區(qū)一區(qū)、中科院2區(qū)TOP期刊《Ceramics International》（IF=5.1)分別以第一作者和共同第一作者身份發(fā)表了題為“ZnO/NiO coaxial heterojunction nanofibers with oxygen vacancies for efficientphotocatalytic Congo red degradation and hydrogen peroxide production”（具有氧空位的ZnO/NiO同軸異質(zhì)結(jié)納米纖維用于高效光催化剛果紅降解和過氧化氫生產(chǎn)）的研究論文（Ceramics International, 2024,39636-39644）。我院張紅娣副教授與龍云澤教授為該論文的通訊作者。

過氧化氫（H₂O₂）作為一種溫和且環(huán)保的氧化劑，不僅是有機合成和環(huán)境修復(fù)的關(guān)鍵原料，還作為一種新興的液體燃料引起了越來越多的關(guān)注。它現(xiàn)在被認為是全球100種最重要的化學(xué)品之一。由于通過蒽醌法合成過氧化氫（H?O?）成本較高且生產(chǎn)不可持續(xù)，光催化合成H?O?的研究逐漸受到重視。同時，優(yōu)良的光催化劑不僅能夠高效合成H?O?，還具備降解污染物的功能。通過氧空位調(diào)控的光催化劑常常顯示出優(yōu)異的污染物降解性能和H?O?合成能力。這一特性對于光催化研究具有重要意義，推動了光催化劑在環(huán)境保護和綠色化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。

本項實驗工作是通過電紡絲和退火制備的ZnO/NiO同軸異質(zhì)結(jié)納米纖維（ZN_1/1）以及具有工程化氧空位的ZnO/NiO同軸異質(zhì)結(jié)納米纖維（OVs-ZN_1/1）。通過掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和X射線光電子能譜詳細表征了納米纖維的微觀結(jié)構(gòu)。OVs-ZN_1/1納米纖維展現(xiàn)出卓越且前所未有的光催化性能，在模擬太陽光照射下，僅45分鐘內(nèi)即實現(xiàn)了99%的剛果紅染料（CR）降解率，且降解系數(shù)為0.091min^?1。值得注意的是，納米纖維的光催化活性在經(jīng)過五個循環(huán)后仍保持高水平。此外，OVs-ZN_1/1的光催化H₂O₂產(chǎn)率比ZN_1/1提高了20倍。實驗和機制分析表明，氧空位作為光激發(fā)的電子捕獲位點，加速了界面處的電荷分離和轉(zhuǎn)移，從而促進了目標分子的吸附和激活。這項研究突出了通過戰(zhàn)略性地引入氧空位和異質(zhì)結(jié)實現(xiàn)的光化學(xué)催化劑的新穎和優(yōu)越性能。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.07.343