Фотокаталитическая антибактериальная технология и технология борьбы с загрязнениями, известная своими экологичными характеристиками, получает всё большее признание благодаря потенциалу применения. Однако активность отдельных фотокаталитических материалов часто ограничена из-за низкой эффективности разделения зарядов.
Решение проблемы
Для решения этой проблемы исследовательская группа под руководством профессора Чжан Цзе из Института океанологии Китайской академии наук (IOCAS) добилась прогресса в усилении фотокаталитической антибактериальной активности марганца (Mn) и серы (Sv), совместно легированных ZnIn₂S₄ (ZIS), используя новый метод разложения, богатого кислородными вакансиями, α-MnO₂. Исследование опубликовано в журнале Journal of Materials Chemistry A.
Метод исследования
Исследователи использовали твердофазный метод разложения α-MnO₂, который отличается обилием кислородных вакансий, для успешного синтеза материалов ZIS, совместно легированных Mn и Sv. Результаты показывают, что этот твердофазный метод разложения позволяет медленно высвобождать элементы Mn, обеспечивая более равномерное включение этих элементов в решётку ZIS. Более того, этот метод легирования эффективнее повышает деградацию и антибактериальную активность ZIS, чем традиционные методы легирования с использованием неорганических источников Mn.
Результаты исследования
С помощью сканирующей зондовой микроскопии Кельвина и анализа функционала плотности команда обнаружила, что твердофазное легирование ZIS с помощью разложения α-MnO₂ приводит к снижению рабочей функции. Это снижение помогает уменьшить энергетический барьер для миграции фотоэлектронов на поверхность.
Формирование ковалентных связей между серой и марганцем дополнительно облегчает поверхностную миграцию фотоэлектронов, в то время как повышенное содержание серных вакансий препятствует рекомбинации фотогенерированных носителей заряда.
Этот метод твердофазного разложения обеспечивает медленное высвобождение легирующих элементов, что приводит к более равномерному легированию. Mn и Sv, совместно легированные ZIS, полученные с помощью этого подхода, включают несколько стратегий для повышения его фотокаталитической активности.
Предоставлено Китайской академией наук.