Facet‐Engineered S‐Scheme Heterostructure With Enhanced Active Sites for Efficient Photocatalytic Degradation of Organic Contaminants

材料科学 异质结 光催化 X射线光电子能谱 甲基橙 吸附 降级(电信) 化学工程 双酚A 催化作用 亚甲蓝 分子 污染 原位 透射电子显微镜 光降解 污染物 纳米技术 矿化(土壤科学) 光化学 水溶液
作者
Yang Yang,Zisheng Du,Hongyuan Yang,Debabrata Bagchi,Ruotao Yang,Prashanth W. Menezes,Sugang Meng
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (33) 被引量:5
标识
DOI:10.1002/adfm.202525991
摘要

ABSTRACT Heterostructured photocatalysts can effectively facilitate the degradation of detrimental organic contaminants in wastewater, particularly bisphenol A (BPA) and methylene blue (MB); however, their catalytic performance often remains limited. Herein, we construct an S‐scheme ZnO/Zn 3 In 2 S 6 (ZnO/ZIS) heterostructure with extensive interfacial coupling between the {001} facets of both phases. The distinct work functions and high surface atom densities of {001} ZnO and {001} ZIS generate elongated Zn─O bridges at the interface, facilitating directional charge migration along the S‐scheme pathway. Concurrently, abundant accessible Zn active sites and optimized adsorption toward pollutant molecules enhance photocatalytic efficiency. These structural and electronic features are confirmed via comprehensive in situ and ex situ characterizations, including scanning transmission electron microscopy, electron paramagnetic resonance, X‐ray absorption, and X‐ray photoelectron spectroscopy, supported by theoretical simulations. As a result, the heterostructure achieves remarkable mineralization rates of ∼86% for BPA and ∼96% for MB within a short treatment time, achieving rapid and thorough degradation without forming significant carbon‐based intermediates. This work demonstrates a feasible crystal‐plane engineering strategy for designing advanced photocatalysts for efficient wastewater purification.
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