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中大/耶魯Appl. Catal. B.: 雙缺陷，雙功能！硫/氧雙缺陷MoS2@TiO2光催化廢水處理并回收氫能

同時回收氫能與降解難降解有機污染物是解決能源和環(huán)境問題的一種有吸引力的解決方案。而光催化是一種有前景的能源和環(huán)境應(yīng)用技術(shù)。

近日，中山大學(xué)李傳浩、耶魯大學(xué)Gary W.Brudvig等設(shè)計了一種由超薄MoS_2-x納米片修飾的具有氧空位的分級TiO₂微球的雙缺陷異質(zhì)結(jié)(MoS_2-x@TiO₂-OV)，用于同時降解污染物和釋放氫氣。

MoS_2-x@TiO₂-OV表現(xiàn)出顯著增強的光催化活性，H₂析出速率為2985.16 μmol g^-1 h^-1。在處理模擬制藥廢水中，MoS_2-x@TiO₂-OV能夠凈化各種難降解污染物，在恩諾沙星降解過程中，H₂析出速率最高為41.59 μmol g^-1 h^-1。該催化劑在處理模擬焦化廢水時，H₂析出速率為102.72 μmol g^-1 h^-1，礦化率為50%。

EPR光譜和DFT計算表明，MoS_2-x@TiO₂-OV在水分解中優(yōu)異的光催化性能和良好的穩(wěn)定性可歸因于以下三個方面：

1.OVs可以增強TiO₂ HM表面的催化氧化能力，從而有效去除污染物；

2.具有大表面積的TiO₂ HM的3D結(jié)構(gòu)可以有效減少2D MoS₂納米片的團聚和堆積；因此，超薄結(jié)構(gòu)暴露出更多的活性硫位點以及MoS₂的邊緣形成；

3.受益于富OVs的電子供體性質(zhì)和S缺陷的電子受體性質(zhì)的協(xié)同作用，這種雙缺陷結(jié)構(gòu)可以促進光載流子分離、半導(dǎo)體-催化劑界面之間的電荷轉(zhuǎn)移，并實現(xiàn)最佳H⁺和MoS₂之間的親和力。

Photocatalytically Recovering Hydrogen Energy from Wastewater Treatment using MoS₂@TiO₂ with Sulfur/Oxygen Dual-Defect. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120878

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