DOI: 10.1016/j.jcis.2021.10.179

设计和开发具有可见光响应性的高效、耐用光催化制氢和污染物降解催化剂是当前最具挑战性的任务之一。在本工作中，通过简便的静电纺丝/煅烧技术以及简便的水热法制备了一种新型Cu2WS4/NiTiO3（缩写为xCWS/NTO；x=0.25、0.50、0.75和1.00）复合材料。SEM和TEM图像表明，所制备的CWS/NTO复合材料由2D CWS纳米片和1D NTO纳米纤维组成。XPS结果验证了CWS和NTO之间的界面相互作用，证实了CWS/NTO复合材料中异质结的形成。光催化试验表明，所制备的CWS/NTO催化剂在可见光（λ>420nm）照射下对制氢和污染物降解表现出优异且稳定的光催化性能。尤其，0.50CWS/NTO样品在420nm处的最高H2释放活性为810μmol·g-1·h-1，表观量子效率（AQE）值为1.65%。此外，它还表现出对TC、RhB和Cr（VI）的最佳光降解性能，对应的速率常数分别为0.030、0.413和0.028min-1。其出色的催化活性可归因于增强的可见光吸附、高比表面积和光生载流子的有效分离。ESR测试和自由基捕获实验证实·O2-和h+是TC/RhB降解的主要活性物质。最后，作者提出了可能的催化机理并进行了详细分析。本工作为合理设计具有优异光催化性能的NiTiO3基催化剂以实现能量再生和环境修复提供了新的视角。

图1.（a）不同样品的XRD数据和（b）FT-IR光谱。

图2.XPS光谱：（a）全测；（b）Cu2p；（c）W4f；（d）S2p；（e）Ni2p；（f）Ti2p；（g）O1s。

图3.（a）NTO、（b）CWS和（c）0.50CWS/NTO的SEM图像；（d-f）0.50CWS/NTO的TEM和HRTEM图像；0.50CWS/NTO样品中Ni（g）、Ti（h）、O（i）、Cu（j）、W（k）和S（l）元素的元素映射。

图4.（a）所获得材料的氮气吸附-解吸等温线和（b）孔径分布。

图5.（a）各种催化剂光催化析氢的时间进程；（b）不同样品的H2产率；（c）0.50CWS/NTO样品的循环稳定性试验；（d）0.50CWS/NTO在五次光催化析氢过程前后的XRD图谱。

图6.（a）可见光（λ>420nm）驱动下合成材料降解TC的催化活性；不同条件下0.50CWS/NTO对TC溶液的光降解：（b）不同pH值（催化剂用量：20mg；TC：20mL，20ppm）；（c）不同催化剂用量（TC：20mL，20ppm；pH=6）；（d）不同浓度TC（催化剂用量：20mg；pH=6；TC：20mL）。代表标准偏差的误差棒是在95%置信水平下计算的。

图7.0.50CWS/NTO的Zeta电位与悬浮液pH值的函数关系。

图8.（a）0.50CWS/NTO样品的光催化循环试验，以及循环试验前后的XRD比较（b）。代表标准偏差的误差棒是在95%置信水平下计算的。

图9.（a）各种样品的PL光谱；（b）瞬态光电流响应；（c）EIS奈奎斯特图；（d）LSV曲线。

图10.TC降解的自由基捕获试验（a）及相应降解速率图（b）；0.5CWS/NTO样品对•O2-（c）和h+（d）的DMPO/TEMPO自旋捕获ESR光谱。代表标准偏差的误差棒是在95%的置信水平下计算的。

图11.（a）UV-vis漫反射光谱；（b）CWS和NTO的（αhv）1/2与（hv）图；NTO（c）和CWS（d）的Mott-Schottky图。

图12.可见光下使用CWS/NTO复合材料制氢（a）和降解TC/RhB（b）的II型催化机制。