近期，中科院合肥研究院固體所環境材料與污染控制研究部孔令濤研究員團隊在光-類芬頓催化降解抗生素污染物的研究中取得新進展。通過在缺陷型三氧化鎢（WO₃）材料上原位生長分級二硫化鉬（MoS₂），成功構建出含適量氧缺陷濃度和能帶匹配的WO_3-x @MoS₂異質結催化劑，實現在寬pH范圍內對四環素（TC）抗生素的高效降解。相關研究成果發表在Applied Catalysis B：Environmental上。 

　　過氧化氫（H₂O₂）和分子氧作為氧化劑在環境修復領域具有綠色、環保的優勢。WO₃由于其較溫和的化學性質、良好的可見光響應能力和合適的氧化電位在廢水處理、空氣凈化等領域具有較大的應用前景。但純WO₃的光生載流子分離效率較低，能源利用效率不足。因此，建立一個以分子氧和H₂O₂為氧化劑的WO₃催化氧化體系，實現低能耗與高性能的兼顧仍然是一項挑戰。缺陷工程是調控催化劑性能的主要手段之一，氧空位修飾被廣泛用于提高半導體材料的光催化活性。WO₃作為一種n型半導體材料，可通過與適當p型半導體復合，實現載流子的有效分離，改善其性能。p型半導體MoS₂具有大比表面積、多活性位點的特性，且與WO₃有良好的能帶匹配。因此，通過調控WO_3-x氧空位同時復合MoS₂對提升催化劑的性能具有重要的意義。 

　　鑒于此，研究人員提出一種建立載流子分離效率與驅動力損耗之間優化平衡的策略，并成功構建出含有適量氧缺陷濃度和能帶匹配的WO_3-x@MoS₂異質結催化劑，以TC降解和大腸桿菌滅活實驗作為概念性驗證，證明了其在較寬的pH范圍內展現出良好的光催化和類芬頓性能。機理研究表明，適量氧缺陷協同合適的能帶匹配顯著提升了催化劑中光生載流子的分離效率；同時激發其活化H₂O₂生成自由基的本征屬性，促進了光-類芬頓體系中活性物種的產生與積累。生態評估方面，結合實驗結果與理論計算對TC的降解路徑及產物毒性進行了分析鑒定，WO_3-x@MoS₂光-類芬頓催化劑顯示出對環境微污染物的深度處理能力。該工作為雙功能光催化劑的設計與制備提供了新的思路，對拓展傳統光催化劑應用以及提高能源利用效率具有重要的參考價值。 

　　上述工作得到了國家重點研究開發計劃、國家自然科學基金、安徽省自然科學基金及合肥研究院院長基金等項目的資助。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.122013 

　　圖1. WO_3-x和WO_3-x@MoS₂掃描電鏡、高分辨透射電鏡和元素Mapping圖。 

　　圖2. WO_3-x@MoS₂催化劑對TC降解和大腸桿菌滅活的性能評估。 

　　圖3. TC降解的路徑分析以及其產物的鑒定和毒性評估。