近日，物理科学学院应用物理学专业2021级本科生武帅宇、袁开震在JCR分区一区、中科院2区TOP期刊《Ceramics International》（IF=5.1)分别以第一作者和共同第一作者身份发表了题为“ZnO/NiO coaxial heterojunction nanofibers with oxygen vacancies for efficient photocatalytic Congo red degradation and hydrogen peroxide production”（具有氧空位的 ZnO/NiO 同轴异质结纳米纤维用于高效光催化刚果红降解和过氧化氢生产）的研究论文（Ceramics International, 2024, 39636-39644）。我院张红娣副教授与龙云泽教授为该论文的通讯作者。

过氧化氢（H₂O₂）作为一种温和且环保的氧化剂，不仅是有机合成和环境修复的关键原料，还作为一种新兴的液体燃料引起了越来越多的关注。它现在被认为是全球100种最重要的化学品之一。由于通过蒽醌法合成过氧化氢（H₂O₂）成本较高且生产不可持续，光催化合成H₂O₂的研究逐渐受到重视。同时，优良的光催化剂不仅能够高效合成H₂O₂，还具备降解污染物的功能。通过氧空位调控的光催化剂常常显示出优异的污染物降解性能和H₂O₂合成能力。这一特性对于光催化研究具有重要意义，推动了光催化剂在环境保护和绿色化学领域的应用发展。

本项实验工作是通过电纺丝和退火制备的ZnO/NiO同轴异质结纳米纤维（ZN_1/1）以及具有工程化氧空位的ZnO/NiO同轴异质结纳米纤维（OVs-ZN_1/1）。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线光电子能谱详细表征了纳米纤维的微观结构。OVs-ZN_1/1纳米纤维展现出卓越且前所未有的光催化性能，在模拟太阳光照射下，仅45分钟内即实现了99%的刚果红染料（CR）降解率，且降解系数为0.091min⁻¹。值得注意的是，纳米纤维的光催化活性在经过五个循环后仍保持高水平。此外，OVs-ZN_1/1的光催化H₂O₂产率比ZN_1/1提高了20倍。实验和机制分析表明，氧空位作为光激发的电子捕获位点，加速了界面处的电荷分离和转移，从而促进了目标分子的吸附和激活。这项研究突出了通过战略性地引入氧空位和异质结实现的光化学催化剂的新颖和优越性能。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.07.343