钒氧双空位工程增强BiVO4光催化降解胺类表面活性剂：机理与性能研究

《Sustainable Materials and Technologies》：In-situ engineered V and O dual-defect mediated charge transport in BiVO 4 for enhanced photocatalytic removal of amine surfactants: amplifying internal electric field, accelerating carrier dynamics, and mechanistic insights

　　本文创新性地提出了一种原位构建钒（V）和氧（O）双空位的BiVO4光催化剂（BVO-V/O），通过协同增强内建电场（IEF）和加速载流子动力学，显著提升了其对胺类表面活性剂（如ODA和DMP）的光催化降解效率，为设计高效环境修复材料提供了新策略。

　　

Highlight

双空位设计超越了单一空位的局限性，通过编程O空位和V空位来发挥互补作用。O空位主要作为浅层施主来提高载流子浓度和体相电荷传输，而V空位则被设计用于调节局域配位环境、产生强大的内建电场（IEF）以实现空间电荷分离，并富集表面活性位点以增强界面反应动力学。这种协同作用旨在比任何一种空位单独作用更有效地抑制复合。

Textural properties

如图2a所示，样品粉末的X射线衍射（XRD）图谱与正交单斜白钨矿相BVO（s-m）结构（PDF-No.00–014-0688）一致，没有形成BVO的四方锆石相（z-t）（PDF-No.00–014-0133）。BVO、BVO-V和BWO-O的XRD谱图没有显示出显著变化，表明V和O空位的引入对晶体结构没有影响。值得注意的是，在XRD谱图中没有检测到Bi金属或任何其他杂质相的产生。

Conclusion

总之，我们通过结合还原和蚀刻过程的一步水热法，成功地在钒酸铋中引入了V和O双空位结构。这种创新的空位工程策略使得V和O双空位材料BVO-V/O与原始BVO相比，带隙降低了0.21 eV，内建电场（IEF）强度增加了1.73倍，电荷分离效率达到89.70%，而原始BVO仅为57.14%。在光催化过程中，BVO-V/O对ODA和DMP的降解速率分别是原始BVO的3.48倍和3.22倍。这项工作为BiVO₄中可控的O和V空位耦合策略提供了示范，并为其协同增强机制提供了直接的实验和理论证据。

CRediT authorship contribution statement

Liang Ma: 撰写初稿，方法论，研究，形式分析，数据整理。 Siyuan Zhang: 审阅与编辑，撰写初稿，可视化，监督，软件，方法论，研究，形式分析。 Sarina Sarina: 验证。 Xiushen Ye: 监督，资源。 Zhongmei Song: 方法论，形式分析。 Chunyan Wang: 方法论，形式分析。 Haining Liu: 项目管理，资金获取。

Declaration of competing interest

作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本报告所呈现的工作。

Acknowledgements

本工作得到了国家自然科学基金（项目编号U24A20551）；青海省科技计划（国际合作专项，2025-HZ-803）；青海省昆仑人才计划的支持。