付洪波/刘丽君J. Hazard. Mater.: 通过界面处的水活化和电子转移辅助WO3/CDs纳米催化剂

异质结界面处的内电场(IEF)可以分离光激发的电荷载流子并提高光催化性能。复旦大学付洪波、武汉纺织大学刘丽君等制备了CDs修饰的WO₃矩形纳米片，以探索光激发电荷分离的驱动力和甲醛和丙酮等挥发性有机化合物(VOC)的光催化氧化机理。

从CD到WO₃的界面IEF，这种电场驱动光激发电子向CDs传输，光生空穴聚集在WO₃处，实现光生电荷空间分离。H₂O优先化学吸附在WO₃的配位W原子上，具有延长的H-O键和弯曲的H-O-H角，这有利于H₂O活化并产生·OH自由基。

另外，WO₃/CDs (WC1)对HCHO 和CH₃COCH₃的可见光光氧化显示出优异的光催化活性，CO₂产率分别为411 μmol g^-1 h^-1和188 μmol g^-1 h^-1，优于大多数WO₃基光催化剂。增强的光催化性能与IEF诱导的电荷分离、有利的·OH产生和VOC化学吸附相关。

光催化降解过程中WC_x中的电荷分离过程为：

1. 在可见光照射下，WO₃价带中的电子被光激发并跃迁至导带，在价带中留下空穴。

2. 存在一个方向从CD指向WO₃的IEF，在IEF的驱动下，WO₃导带的光生电子被迫迁移到CD，而空穴被排斥并聚集在WO₃的价带。

因此，电子-空穴对在WO₃/CDs中具有有效的空间分离。分离的电荷随后参与表面氧化还原，最终将VOC矿化为CO₂和H₂O。

Unique Insights into Photocatalytic VOCs Oxidation over WO₃/Carbon Dots Nanohybrids Assisted by Water Activation and Electron Transfer at Interfaces. Journal of Hazardous Materials, 2021. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.127134