ZnS/FCAU-17 II型异质结的界面工程：用于提升可见光光催化降解盐酸四环素的效果

《Surfaces and Interfaces》：Interface engineering of a ZnS/FCAU-17 type II heterojunction for enhanced visible-light photocatalytic degradation of tetracycline hydrochloride

　　向阳梁|南楠黄|文军张|贵宝谭|莉莉刘|慧宁柴|英杰孙|伟强谭
青岛理工大学环境与市政工程学院，青岛266520，中国
摘要
从废水中去除抗生素残留物对于保护水生生物和人类健康至关重要。本文通过溶热辅助的原位沉淀方法合理设计了一种ZnS/FCAU-17（ZFC）异质结光催化剂，实现了ZnS纳米颗粒与片状铋基金属有机框架（FCAU-17）之间的紧密界面耦合。综合表征（XRD、FT-IR、XPS、SEM、UV-Vis DRS、电化学分析）证实了成功构建了定义明确的II型异质结。这种定制的界面不仅拓宽了可见光的吸收范围，还显著促进了光生载流子的空间分离和定向迁移。优化的25ZFC复合材料（含25 wt% ZnS）在可见光下180分钟内对盐酸四环素（TCH）的降解率达到92%，其反应速率常数分别是原始ZnS和FCAU-17的2.3倍和5.4倍。自由基捕获实验确定光生空穴（h+）和羟基自由基（•OH）是主要活性物种。该复合材料还表现出更好的稳定性，并在多种实际水环境中保持高性能。本工作突出了界面工程在异质结光催化剂中的关键作用，并为设计高效的基于MOF的抗生素废水处理系统提供了可行的策略。

1. 引言
农业和工业活动释放的抗生素威胁着水生生态系统和人类健康[1]。盐酸四环素（TCH）是一种持久的广谱抗生素，经常在水体中被检测到，它会破坏微生物群落并促进耐药基因的产生[[2], [3], [4]]。由于其抗菌性质，传统的处理方法对TCH的去除效率较低[5]。光催化降解作为一种有前景的绿色技术，已被用于污染物的矿化[[6], [7]]。
硫化锌（ZnS）是一种有前途的可见光响应半导体，因其适宜的带边位置和低毒性[[8], [9], [10]]。然而，其光催化效率常常受到快速电荷重组和相对较宽的带隙的限制[11]。一种广泛采用的方法是构建与第二种半导体的异质结，其中界面质量决定了电荷分离效率[[12], [13], [14], [15], [16]]。特别是，在两种组分之间创建类似共价键的界面键（例如，金属-硫-氧连接）可以为电荷转移提供直接途径，这一概念在基于ZnS的异质结中尚未得到充分探索[17]。
金属有机框架（MOFs）由于其较大的表面积和有序的孔隙性，为光催化提供了一个高度可调的平台[18,19]。当用作半导体纳米颗粒的支撑层时，MOFs可以创建具有紧密接触的定义明确的异质结[20,21]。与传统的刚性支撑层不同，本研究中使用的FCAU-17（片状CAU-17）也参与光吸收和电荷转移，而不仅仅是作为被动宿主。
基于铋的MOFs（Bi-MOFs）特别有吸引力，因为它们具有低毒性、高水热稳定性和丰富的活性位点[22]。CAU-17由Bi3+离子和三胺酸（H3BTC）构成，形成了一个具有优异化学稳定性的三维框架[23,24]。在各种Bi-MOFs中，FCAU-17在异质结构建方面具有几个独特优势：（i）其片状二维形态提供了较大的表面积和丰富的ZnS纳米颗粒锚定点；（ii）合适的带对齐（CB ～0.1 V vs. NHE, VB ～3.9 V vs. NHE）与ZnS互补，形成了理想的II型异质结；（iii）其优良的化学稳定性确保了长期的光催化性能。在本研究中，采用了一种改进的溶热路线合成FCAU-17，该路线保留了CAU-17的电子结构，同时提供了更适宜的形态，用于构建紧密集成的异质结构。
鉴于ZnS和FCAU-17的带结构高度对齐，预计它们会形成直接的阶梯状II型异质结，从而促进空间电荷分离和定向迁移。这项工作与以往报告的不同之处在于，通过XPS和FTIR证明了在ZnS和FCAU-17的羧酸基团之间刻意设计了S–O键。这种键创建了一个直接的电子传输通道，促进了异质结间的矢量电荷传输——这是基于MOF的光催化剂中很少展示的分子级界面工程见解。因此，我们的研究通过展示如何在异质结界面利用特定的化学键合来抑制电荷重组，从而显著提高可见光活性，为表面和界面科学做出了贡献。在这里，我们通过溶热辅助的原位沉淀方法制备了一系列ZnS/FCAU-17（ZFC）复合材料，以实现精确的界面耦合。系统地表征了它们的物理化学、光学和电化学性质。通过可见光下TCH的降解评估了光催化活性。此外，还详细研究了操作参数的影响、活性物种的鉴定以及电荷传输机制，以阐明界面工程的作用。这项工作为高效基于MOF的异质结光催化剂在抗生素废水处理中的合理设计提供了基础性见解。

2. 实验部分
2.1. 化学试剂、仪器和表征方法
所有化学品和试剂均为分析级，并按接收状态使用。包括纯度和供应商的完整清单见补充材料S1。仪器、表征方法和分析方法见补充材料S2-4。
2.2. ZnS/FCAU-17（ZFC）复合材料的制备
FCAU-17是通过Dai等人[25]描述的改进溶热方法合成的，进行了少量修改（详细步骤见补充材料S5）。ZFC异质结构是通过原位沉淀法制备的，随后进行溶热处理。典型程序中，200 mg的FCAU-17和预定量的醋酸锌（28, 35或42 mg）分散在50 mL的水-乙二醇混合物（1:1 v/v）中。将悬浮液在60℃下搅拌2小时，以使Zn2+离子吸附到FCAU-17表面。然后加入硫脲（12, 15或18 mg），并在60℃下继续搅拌4小时。将混合物转移到100 mL高压釜中，在120℃下加热12小时。冷却后，通过离心收集产物，用去离子水和乙醇彻底洗涤，然后在60℃下真空干燥12小时。标称ZnS负载量分别为20 wt%、25 wt%和30 wt%的复合材料分别表示为20ZFC、25ZFC和30ZFC。作为对照，在没有FCAU-17的相同条件下合成了纯ZnS纳米颗粒[26]。图1提供了合成过程的示意图。
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图1. ZFC制备过程的示意图。
2.3. 光催化实验
在可见光照射（λ > 400 nm）下评估了TCH的降解光催化活性，使用的是配备UV截止滤光的150 W氙灯。典型程序中，将10 mg的催化剂分散在100 mL的TCH水溶液中（10 mg?L-1）。在黑暗中磁力搅拌悬浮液40分钟，以达到吸附-解吸平衡。在光催化反应期间，每30分钟收集3.0 mL样品，并在其特征吸收波长357 nm处使用UV-vis分光光度计分析TCH的残余浓度。在没有催化剂的空白实验中，在相同条件下进行实验，以确认TCH的自降解可以忽略不计。对于可回收性测试，每次实验后通过过滤回收催化剂，用去离子水和无水乙醇彻底洗涤，并在60℃下干燥12小时后再使用。

3. 结果与讨论
3.1. 表征
3.1.1. 晶相分析
使用XRD检查了合成样品的晶相（图2a）。纯ZnS显示出良好的四方晶相（PDF#80-0020），在28.9°、33.5°、48.1°和57.1°处有明显的峰，分别对应于（111）、（200）、（220）和（311）晶面。相比之下，原始FCAU-17显示出与参考数据高度匹配的尖锐衍射峰，证实了其明确的晶相结构。ZFC复合材料的XRD图谱保留了FCAU-17的所有特征衍射峰。随着ZnS含量的增加，这些FCAU-17峰的强度逐渐减小，但没有明显位移，表明在ZnS掺入后宿主框架保持完整。值得注意的是，ZnS的衍射峰在复合材料中减弱，这可能归因于ZnS在FCAU-17基质中的高分散性和较差的结晶度。此外，FCAU-17的主衍射峰向较低角度略有位移，表明两种组分之间可能存在结构相互作用，以及ZnS可能部分插入FCAU-17框架中。这些观察结果共同证实了ZFC复合材料的成功形成。
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图2. (a) ZnS、FCAU-17和ZFC的PXRD图谱；(b) FTIR光谱。
3.1.2. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）
使用FTIR光谱研究了合成光催化剂的化学键和官能团。如图2b所示，纯ZnS仅在3400 cm-1和1630 cm-1处显示出弱而宽的吸收带，这归因于吸附的水和表面羟基，而在中红外区域未观察到强特征峰，与其与IR辐射的弱相互作用一致。对于FCAU-17，1200至1700 cm-1之间的吸收带归属于羧酸基团（-COO-）的不对称和对称伸缩振动，而400-700 cm-1区域的峰对应于O-Bi-O基团的振动。2900–3400 cm-1的宽吸收特征归因于O-H伸缩振动。值得注意的是，纯CAU-17在523和730 cm-1处的特征峰在ZFC复合材料中略有位移，表明ZnS和FCAU-17框架之间存在界面相互作用[27]。此外，FTIR光谱显示，即使掺入ZnS，复合材料也保留了FCAU-17的基本结构特征，这与XRD结果一致。
3.1.3. 形态和结构分析
使用SEM和EDS映射研究了ZnS、FCAU-17和ZFC复合材料的形态和元素分布。如图3a所示，纯ZNSe呈现出规则的球形形态，表面光滑，平均直径为0.5-1.3 μm。相比之下，原始FCAU-17由厚度约为200 nm、长度约8 μm、宽度约3 μm的多边形纳米片组成（图3b-c）。合成过程中使用乙二醇似乎促进了这种层状多边形形态的形成，与母材料的典型六边形结构不同[28]。如图3d-e所示，ZnS纳米颗粒均匀分布在FCAU-17的片状表面上，形成了纹理化的形态。增加ZnS含量会导致FCAU-17基底上形成多孔表面结构。此外，25ZFC复合材料的EDS元素映射（图3f-i）表明Bi、Zn、S和C在整个材料中均匀分布，进一步证明了ZnS与FCAU-17框架的有效整合以及明确异质界面的建立。
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图3. (a) ZnS；(b) FCAU-17；(c-e) ZFC；(f-i) 25ZFC的EDS映射。
3.1.4. X射线光电子能谱（XPS）
使用XPS研究了ZFC复合材料的表面化学状态和元素组成。扫描光谱分析（图4a）证实了Zn、Bi、S、C和O元素的存在，与EDS元素分析一致。高分辨率光谱进一步揭示了化学相互作用。Zn 2p光谱（图4b）显示了Zn2p1/2和2p3/2的自旋轨道双峰，表明纯ZnS和ZFC复合材料中都含有Zn2+。ZFC这些峰的正位移表明Zn周围的电子密度降低，可能是由于电子向FCAU-17转移——这一发现得到了Zn LM2峰在499.88 eV处的证实（图S6）。Bi 4f光谱（图4c）显示峰位于159.4 eV（Bi 4f7/2）和164.8 eV（4f5/2）[29]，在复合材料中的位置保持不变，表明铋不直接参与异质结的形成。相反，S 2p光谱（图4c-d）在ZFC中显示负的结合能位移。这些相反的位移与S–O界面键合作用一致：当电子通过参与异质结的S原子从ZnS中转移时，Zn位点变得电子缺乏（正位移），而S原子可能从FCAU-17的相邻氧原子获得电子密度（负位移）。这种互补的行为证实了通过S–O键合的强界面相互作用以及ZnS和FCAU-17之间的显著电荷转移。C 1s光谱（图4e）分解为三个组分，分别位于284.8 eV（C=C）、286.4 eV（C–C）和288.4 eV（C=O），而O 1s光谱（图4f）则拟合为三个峰值：Bi–O（529.9 eV）、C–O（531.4 eV）和O–H（533.4 eV）。ZnS中O–H峰的显著负位移（0.5 eV）表明氧物种周围的电子密度增加，这与在Zn位点观察到的电子损失相辅相成。这些结果共同证实了通过S–O键合实现了强界面相互作用以及ZnS和FCAU-17之间的显著电荷转移，这增强了异质结的稳定性和光催化性能。需要注意的是，结合能是相对于C 1s峰（284.8 eV）来参考的，这是常见的做法，但由于外来碳的化学性质和电接触的变化，这种方法存在一定的不确定性[30]。因此，应谨慎解释这些绝对值。

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图4. (a) ZnS、FCAU-17和25ZFC的XPS扫描光谱。(b) Zn 2p, (c) Bi 4f, (d) S 2p, (e) C 1s, 和 (f) O 1s的窄扫描光谱。

3.1.5. 表面积和孔结构
进行了氮吸附-脱附测量，以确定ZnS、FCAU-17和25ZFC复合材料的BET表面积和BJH孔径分布。如图S7所示，所有三个样品都显示出IV型等温线和H3型滞后环，表明它们是介孔材料。25ZFC复合材料表现出丰富的介孔和巨孔。孔径分布显示ZnS的峰值位于3.2纳米，表明其孔径均匀但较小，这与它的聚集倾向一致。相比之下，FCAU-17显示出44-64纳米之间的宽孔径分布，表明其具有多孔结构。25ZFC复合材料也显示出类似的宽孔径分布（38-57纳米），这可能是由于形成了ZnS/FCAU-17异质结。如表S1所总结的，25ZFC样品的累积BJH孔体积显著增加，与SEM观察结果一致。

3.1.6. 光学性质
通过UV–Vis漫反射光谱表征了合成样品的光学吸收性质。如图5a所示，纯ZnS和FCAU-17的吸收边分别位于大约332 nm和377 nm，与文献值一致。值得注意的是，将ZnS引入FCAU-17显著增强了可见光吸收，并使吸收边相对于纯FCAU-17向红端移动。这种扩展的光捕获能力表明其在可见光驱动的光催化应用中具有广阔的潜力。吸收性能的提升可能是由于FCAU-17和ZnS之间的协同效应，包括FCAU-17的固有吸收和异质结界面的形成，这些因素共同拓宽了光谱响应并促进了更有效地利用光子。

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图5. (a) ZnS、FCAU-17和25ZFC的UV–Vis漫反射吸收光谱；(b) 它们的带隙能量（Eg）。

ZnS和FCAU-17的光学带隙（Eg）是通过使用以下公式从UV-vis数据得出的Tauc图计算得出的：αhν=A(hν?Eg)n/2，其中α是吸收系数，h是普朗克常数，ν是光频率，A是常数，Eg代表带隙能量。根据先前的报告[31]，n的值对于ZnS（直接带隙半导体）设置为1/2，对于FCAU-17（间接带隙半导体）设置为4。估计的带隙值分别为ZnS的3.4 eV和FCAU-17的3.8 eV。

3.2. 光催化性能
3.2.1. TCH降解效率
通过可见光照射（λ > 400 nm）下TCH的降解来评估合成催化剂的光催化性能。如图6a所示，在没有催化剂的情况下进行的对照实验显示出可忽略的TCH降解，证实了该反应的光催化性质。纯ZnS、FCAU-17和20ZFC的光催化效率分别为60%、34%和72%（±1%，n=3）。值得注意的是，25ZFC复合材料表现出最高的光催化活性，实现了92%的TCH去除率——是所有测试催化剂中最高的。使用伪一级模型进一步分析了反应动力学（图6b）。25ZFC的表观速率常数（k）确定为0.039 min-1，大约是纯ZnS（k = 0.0022 min-1）和FCAU-17（k = 0.0044 min-1）的2.3倍和5.4倍（图6c）。

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图6. (a) 不同催化剂（ZnS、FCAU-17、ZFC）上的TCH降解性能；(b) 反应动力学（平均值±标准差，n=3）。

为了进一步阐明ZnS和FCAU-17在异质结中的协同效应，将25ZFC复合材料与含有2.5 mg ZnS和7.5 mg FCAU-17的机械混合物在相同反应条件下进行了比较。机械混合物在180分钟后仅实现了75%的TCH降解，明显低于集成复合材料的效果。这一结果强调了异质结形成在增强光催化性能中的关键作用。然而，当ZnS负载量超过30 wt.%时，TCH去除效率显著下降。这种下降可以归因于过量的ZnS纳米颗粒在FCAU-17表面的聚集，这些颗粒可能作为电荷重组中心，阻碍了光催化活性。

表1列出了之前报道的基于ZnS的各种光催化剂在TCH光降解方面的对比信息。可以看出，25ZFC复合材料的TCH去除率为92%，反应速率为0.04048 min-1，在3小时内完成，这比其他基于ZnS的光催化剂更为优越。这验证了ZFC复合材料在去除受污染水中的TCH方面具有巨大潜力。

表1. 与其他基于ZnS的光催化剂在TCH光催化降解方面的比较

为了进一步评估TCH的光催化性能，使用了总有机碳（TOC）分析方法。在25ZFC上经过180分钟的可见光照射后，TOC去除效率达到59%（图S8），表明TCH部分矿化为CO2和H2O，但仍有一些有机中间体残留。这表明需要进一步优化（例如，延长反应时间或增强自由基生成）以实现完全矿化。

3.2.2. 光催化条件对降解活性的影响
为了模拟实际水体系中TCH的光降解过程，研究了催化剂浓度和溶液pH值对光催化性能的影响。选择了活性最好的25ZFC复合材料来研究其在不同条件下的光催化活性。确定最佳催化剂剂量对于在保持成本效益的同时最大化光催化效率至关重要。图7a-c总结了在模拟太阳光照下反应速率与催化剂浓度之间的关系。在0.05 g/L的剂量下，黑暗环境中大约有4%的TCH被吸附，而在光照180分钟后只有57%的TCH被降解。当催化剂浓度增加到0.10、0.15和0.20 g/L时，TCH降解率分别达到了91%、92%和93%（±1%，n=3）。相应的表观速率常数（k）分别为0.000416 min-1（0.05 g/L）、0.0118 min-1（0.10 g/L）、0.01233 min-1（0.15 g/L）和0.01187 min-1（0.20 g/L）。在0.10 g/L的剂量下观察到了最高的k值，表明这是该光催化系统中的最佳剂量。

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图7. (a-c) 催化剂剂量；(d-f) 溶液pH值对25ZFC上TCH降解的影响（平均值±标准差，n=3）。

系统地在不同的初始pH条件下研究了25ZFC复合材料对TCH的光催化降解，考虑了TCH在水溶液中的pH依赖性形态[38,39]。如图7d-f所示，降解效率受到pH值的强烈影响。在高度酸性的条件下（pH<4.0），TCH主要以TCH3+形式存在，催化剂表面带正电，吸附和降解得到促进。在pH 4.0–7.0范围内，TCH主要呈现两性离子形式（TCH20）。尽管吸附能力基本不变，但由于•OH生成减少和电荷载流子重组加快，光催化性能下降。在碱性条件下（pH>7.0），TCH主要以TCH-或TC2-形式存在。在pH=10.0时，吸附显著增强，这可能是由于非静电相互作用（如氢键、疏水效应或离子桥接）克服了静电排斥，可能伴随着TCH的构象变化促进了吸附。

3.2.3. 共存阴离子和实际水应用
天然水系统中常见的无机阴离子可以通过多种机制显著影响光催化降解过程，包括与目标污染物竞争吸附位点、清除活性自由基（如•OH）[40]、改变溶液pH值或形成表面沉积物。图8a-c总结了几种常见阴离子（SO42-、HCO3-、Cl-、NO3-和PO43-）对TCH去除的影响。SO42-、Cl-、NO3-和PO43-的存在导致TCH降解略有下降，这归因于竞争性吸附和自由基淬灭效应。相比之下，HCO3-同时增强了黑暗吸附和整体降解效率。这种改善归因于其作为空穴清除剂的作用、其pH缓冲效应促进了有利的表面相互作用，以及碳酸盐物种和TCH分子之间可能形成的氢键或表面复合物。

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图8. (a–c) 共存阴离子；(d–f) 不同水基质对25ZFC上TCH降解的影响（平均值±标准差，n=3）。

为了进一步评估异质结光催化剂的实际应用可行性，使用去离子水、丁家河水库的水和海水制备了TCH溶液（10 mg/L）。在这些不同的水基质中评估了25ZFC异质结的可见光光催化性能。如图8d-f所示，其在水库水和海水中的降解效率均保持在97%以上，表明该催化剂在真实世界废水处理应用中具有巨大潜力。

3.2.4. 稳定性测试
催化剂的循环稳定性对其实际应用至关重要。因此，选择了表现出最高光催化活性的25ZFC复合材料进行回收测试。如图9a所示，经过三个连续循环后，TCH去除率仅从92%下降到79%，显示出良好的可重复性。此外，所用催化剂的XRD图案（图9b）和FTIR光谱（图9c）与新鲜样品几乎相同，证实了其高结构稳定性。性能的轻微下降可以归因于回收过程中催化剂损失极少以及可能的表面污染。

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图9. (a) 循环稳定性；(b) 新鲜和使用过的25ZFC的XRD图案；(c) FTIR光谱。

3.3. 光催化机制
3.3.1. 电化学分析
为了进一步研究不同ZnS装载量的ZFC复合材料的电荷分离和转移能力，进行了瞬态光电流响应和EIS测量。如图10a-b所示，25ZFC复合材料表现出最强的光电流响应和Nyquist图中最大的半圆半径，表明其电荷分离效率显著提高，界面电荷转移阻力降低。随着时间的推移，光电流逐渐增加（而不是瞬间达到平台值），这归因于光激活过程，包括深层表面陷阱状态的逐渐填充和电极表面的轻微光化学清洁，这些因素共同提高了光照期间的电荷分离和收集效率。这些结果证实了异质结界面有效地抑制了电荷重组，从而提高了光催化性能。

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图10. 各种催化剂的光电化学性质：(a) 光电流响应；(b) FCAU-17、ZnS和25ZFC的EIS Nyquist图；(c, d) FCAU-17和ZnS的Mott-Schottky图。

在三个不同频率（600、800和1200 Hz）下的Mott-Schottky分析确认ZnS和FCAU-17都是n型半导体。从所有频率获得的平带电位（Efb）非常一致：ZnS为?0.79 ± 0.02 V vs. Ag/AgCl；FCAU-17为?0.21 ± 0.01 V vs. Ag/AgCl（pH 7.0）。图10c-d展示了1000 Hz的代表性数据，完整的频率依赖图谱见补充材料图S9。所有Mott-Schottky测量都是在pH 7.0（0.2 M Na2SO4缓冲溶液）下进行的；因此，报告的电位值适用于中性pH环境。使用公式EVB = ECB + Eg并结合光学带隙（Eg）计算得出，ZnS的价带（VB）位置为2.9 V，FCAU-17的价带位置为3.9 V。这些值与XPS价带光谱（图S10）非常吻合，XPS光谱显示ZnS的价带边位置为+2.8 eV，FCAU-17的价带边位置为+3.8 eV（相对于NHE）。0.1 eV的微小差异处于这两种方法的典型不确定范围内。3.3.2. 活性物种鉴定为了阐明光催化机制，进行了自由基捕获实验以识别参与TCH光降解的主要活性物种。如图11a所示，加入IPA（•OH清除剂）、TEMPO（•O2-清除剂）和EDTA-2Na（h+清除剂）后，降解效率显著降低，表明•OH、•O2-和h+参与了反应。值得注意的是，在EDTA-2Na存在的情况下，降解率降低到了4%，这证实了光生空穴（h+）是光催化过程中的主要活性物种。下载：下载高分辨率图片（478KB）下载：下载完整尺寸图片图11. 光催化机制的研究：(a) 活性物种捕获实验；(b) 提出的（假设的）TCH在25ZFC上的降解途径。3.3.3. 建议的机制基于上述结果和文献调研（本研究中未实验鉴定中间体）[39]，提出了TCH在ZFC异质结上的光催化机制（图11b）。从表面和界面科学的角度来看，有两个特点特别值得注意。首先，XPS检测到ZnS/FCAU-17界面处的S–O键作为原子尺度的“桥梁”，引导电子从ZnS流向FCAU-17。其次，FCAU-17的片状形态最大化了与ZnS纳米颗粒的接触面积，形成了大量这样的界面键。这些组合特性——化学键合和形态兼容性——代表了一种可以扩展到其他半导体/MOF异质结的设计原则。在可见光照射下，ZnS和FCAU-17都被光激发产生电子-空穴对。由于能带对齐良好（ZnS的ECB = -0.5 V vs NHE；FCAU-17的ECB = 0.1 V vs NHE；ZnS的EVB = 2.9 V vs NHE；FCAU-17的EVB = 3.9 V vs NHE），光生电子从ZnS的导带迁移到FCAU-17的导带，而空穴则反向转移。在ZnS上积累的空穴直接氧化TCH或与H2O反应生成•OH自由基。同时，在FCAU-17上积累的电子将溶解的氧气还原为•O2-自由基。这些途径与捕获实验得到的活性物种鉴定结果一致。异质结的紧密界面接触和最佳能带对齐有效促进了电荷分离，加快了电子转移，从而显著提高了光催化性能。4. 结论总之，我们成功构建了一个具有精密工程化界面的ZnS/FCAU-17 II型异质结。关键的进展在于证明了可以在ZnS纳米颗粒和片状Bi-MOF之间故意形成界面S–O键合，使得反应速率常数比原始FCAU-17提高了5.4倍。这项工作提供了一个分子层面的例子，说明如何通过调节界面化学来增强异质结光催化剂的电荷分离，为基于MOF的环境修复系统设计提供了新的见解。CRediT作者贡献声明梁向阳：概念化、数据管理、数据分析、实验设计、方法论开发、验证、可视化、撰写——初稿。黄楠楠：概念化、数据管理、数据分析、实验设计、验证。张文军：数据分析、实验设计。谭贵宝：数据管理。刘莉莉：资源提供。柴慧宁：资源提供。孙英杰：资源提供、验证。谭伟强：资金筹集、项目管理、资源提供、监督。附录A. 补充数据本文的补充数据可在线获取于××××。CRediT作者贡献声明梁向阳：撰写——初稿、可视化、验证、方法论开发、数据分析、数据管理、概念化。黄楠楠：验证、实验设计、数据分析、数据管理、概念化。张文军：实验设计、数据分析。谭贵宝：数据管理。刘莉莉：实验设计、数据分析。柴慧宁：资源提供。孙英杰：验证、资源提供。谭伟强：监督、资源提供、项目管理、资金筹集。