近日，青島科技大學(xué)徐東彥教授在自然指數(shù)源刊、環(huán)境領(lǐng)域頂級期刊Water Research上發(fā)表了題為“Construction of a novel dual S-schemeCdS@Si-α-Fe₂O₃/ZnO heterojunction for visible-light-driven photo-Fenton degradation of ciprofloxacin”的研究論文。倪曉璽（2021級碩士研究生，北京化工大學(xué)2024級博士生）和夏龍飛（2023級碩士研究生）為論文共同第一作者，青島科技大學(xué)為唯一通訊單位。

環(huán)丙沙星（CIP）作為第三代氟喹諾酮類抗生素被廣泛使用，在水環(huán)境中持續(xù)累積已嚴(yán)重威脅生態(tài)安全和人體健康。本研究成功構(gòu)筑了一種新型雙S型CdS@Si-α-Fe₂O₃/ZnO三元異質(zhì)結(jié)光催化劑，實現(xiàn)可見光驅(qū)動的“光-芬頓”高效降解CIP。

飛秒瞬態(tài)吸收光譜（fs-TAS）證實三元異質(zhì)結(jié)的載流子生成量多、光吸收范圍寬；動學(xué)擬合結(jié)果表明，電子在界面的轉(zhuǎn)移效率提高，無效復(fù)合減少。從動態(tài)層面印證了雙S型機制的高效性。

原位開爾文探針力顯微鏡(KPFM)分析顯示，光照后材料表面電位差顯著增大，證明可見光有效促進(jìn)光生電荷分離，表面電荷遷移效率提升。EPR譜表明三元異質(zhì)結(jié)能生成更多·OH、·O₂?、¹O₂和h⁺；結(jié)合淬滅實驗結(jié)果，進(jìn)一步明確·O₂?與¹O₂是降解CIP的主要活性物種，為降解路徑解析提供核心依據(jù)。

因費米能級差異，電子自發(fā)轉(zhuǎn)移形成內(nèi)建電場；可見光激發(fā)后，內(nèi)建電場與能帶彎曲驅(qū)動無效電子-空穴對復(fù)合，同時保留了CdS導(dǎo)帶中具有強還原能力的電子與Si-α-Fe₂O₃/ZnO價帶中具有強氧化能力的空穴。得益于雙S型電荷傳輸路徑，該催化劑顯著加速了Fe³⁺/Fe²⁺循環(huán)，光生載流子分離效率大幅提升。本工作不僅為抗生素廢水高級氧化處理提供了高效、綠色的新策略，也為設(shè)計雙S型異質(zhì)結(jié)開辟了新路徑。

以上研究得到了山東省重點研發(fā)計劃項目及國家重點實驗室開放課題資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.125005