Construction of S-scheme CuInS2/ZnIn2S4 heterostructures for enhanced photocatalytic activity towards Cr(VI) removal and antibiotics degradation

降级(电信) 光催化 环境友好型 环境化学 污染 化学 金属 水溶液中的金属离子 水处理 废物管理 环境科学 环境工程 催化作用 工程类 有机化学 电信 生态学 生物
作者
Xiaokang Xiang,Min Zhang,Qitao Huang,Yue Mao,Junhao Jia,Xian‐Tao Zeng,Yunyuan Dong,Jianming Liao,Xiaobin Chen,Xiaxi Yao,Qifu Zheng,Wei Chen
出处
期刊:Chemosphere [Elsevier BV]
卷期号:352: 141351-141351 被引量:37
标识
DOI:10.1016/j.chemosphere.2024.141351
摘要

The efficient and ecofriendly removal of pharmaceutical antibiotics and heavy metal Cr(VI) from water sources is a crucial challenge in current environmental management. Photocatalysis presents a viable environmentally friendly solution for eliminating organic contaminants and heavy-metal ions. In this study, a novel S-scheme CuInS2/ZnIn2S4 (CIS/ZIS) heterojunction was developed using a one-pot solvothermal method. The optimized CIS/ZIS heterojunction exhibited considerably improved photocatalytic activity for the removal of antibiotics and Cr(VI), achieving over 90% removal for both tetracycline hydrochloride (TC) (20 mg/L) and Cr(VI) (20 mg/L) under visible light irradiation. The study also delved into the effect of coexisting inorganic anions and assessed the cyclic stability of the composite photocatalysts. This enhancement mechanism can be delineated into three key elements. First, the incorporation of the narrow-gap semiconductor CuInS2 effectively augmented the photoabsorption capacity. Second, the inclusion of ZnIn2S4 caused an increase in surface active sites. Most importantly, the internal electric field at the interface between CuInS2 and ZnIn2S4 expedited the separation of photogenerated carriers. Furthermore, the results revealed that superoxide radical and photogenerated holes are the primary active substance responsible for TC removal, while photogenerated electrons play a central role in the photoreduction of Cr(VI). To gain insights into the transport pathways of photogenerated carriers, we conducted experiments with nitrotetrazolium blue chloride (NBT) and photodeposited gold. This study offers an innovative approach to enhancing the photocatalytic performance of ternary In-based materials by constructing S-scheme heterojunctions.
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