近日，湖北大学物理学院魏政荣教授与湖北大学材料学院、福建农林大学等单位合作在国际学术期刊《Chemical Engineering Journal》发表了题为“Facilitating carrier kinetics in dual S-Scheme heterojunctions through interface regulating strategy for H₂O₂ generation and nizatidine degradation”的研究论文。湖北大学为第一单位，湖北大学物理学院魏政荣教授、湖北大学材料学院李庆副教授、福建农林大学袁占辉教授、廖光福教授为共同通讯作者。

基于S型异质结的压电光催化产过氧化氢技术，为太阳能到化学能的转化提供了一种可持续且环境友好的方法。然而，传统S型异质结中有限的相间接触面积和载流子分离通道，严重阻碍了高效的界面电荷传输。近期研究表明采取同一反应体系内分步生长原位S型异质结的策略，可以显著降低界面缺陷优化界面传输动力学而越来越受到研究人员的青睐。

本研究通过形貌工程构建了一种片层堆叠型Bi4Ti₃O₁₂@PDA/AgIO₃压电光催化剂，其具有双向S型异质结界面，可最大限度缩短载流子传输路径。飞秒瞬态光谱测试表明，界面电子传输仅需1.7皮秒（ps），远短于1800ps的荧光寿命，这确保了电子-空穴对在复合前完成界面迁移，满足高效载流子分离的动力学先决条件。这一特性解决了传统S型异质结因相间接触有限导致的界面电荷传输效率低的瓶颈问题，可实现光生电子（来源于Bi4Ti₃O₁₂与AgI，具有强还原性）与光生空穴（来源于AgIO₃，具有强氧化性）的有效积累，进而提升催化性能。

最优复合催化剂BTO@PDA/AIO-3在空气条件下的压电光催化产过氧化氢速率达到86.34 mM・g^-1 h^-1；对新型污染物（ECs）尼扎替丁（NZTD）的协同降解速率常数为12.72 × 10^-2 min^-1，实现了经济合成与水体修复的双重效益。此外，密度泛函理论计算与原位傅里叶变换红外光谱实验证实，聚多巴胺壳层不仅能拓宽光吸收范围，还可作为热点升高反应温度以促进活性中间体生成，并通过醌式结构转化加速界面电子传输。本研究为合理设计高性能原位S型异质结材料以实现协同清洁能源生产与水污染治理，以及探索压电催化增强光催化机制奠定了基础。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.168949

（审核人：周宗兴）