采用原位聚合法制备了氯氧化铋(BiOCl)与聚苯胺(PANI)复合的Ⅱ型异质结光催化剂BiOCl/PANI，并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和N2吸附-脱附测试等多种技术手段对其进行了表征，考察了BiOCl/PANI在模拟可见光下对罗丹明B (RhB)的光催化降解性能。实验结果表明：BiOCl/PANI催化剂比PANI和BiOCl具有更高的光催化活性，在RhB质量浓度为50 mg·L^-1、PANI与BiOCl的物质的量之比为0.02∶1、50 mg·L^-1的催化剂条件下，所制备的BiOCl/PANI光催化150 min后，RhB降解率为98.8%，速率常数为0.031 min^-1；经过4次循环实验后，RhB降解率从98.8%降低至98.4%，表现出良好的稳定性和可重复利用性。光催化剂BiOCl/PANI实现了电子和空穴对的快速分离，降低了二者在催化剂内部的复合速率，提高了光催化性能。

仪器分析实验“分子荧光法测定罗丹明B的含量”存在实验过于简单、未考虑实际情况等问题。因此，本改进实验在三维荧光扫描模式下获取样本数据，不进行复杂预处理，而是运用化学计量学算法解析出目标分析物的纯信号，进而实现了染色辣椒中罗丹明6G和123的同时测定。本改进实验提高了学生全面考虑问题和创新解决问题的能力。

A simple two-step hydrothermal method synthesized four different CdS/Fe₃O₄ photocatalysts with varying ratios of mass of CdS to Fe₃O₄. The composition and morphology of the prepared samples were investigated using X-ray diffraction (XRD), Raman spectrum, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM). Solid UV reflectance spectra testing found that CdS/Fe₃O₄ nanocomposites had good light absorption throughout the spectral range, promoting their photocatalytic properties. Under visible light irradiation, CdS/Fe₃O₄ (2:5) with a mass ratio of 2:5 exhibited excellent photocatalytic performance, with a degradation rate of 98.8% for rhodamine B. Furthermore, after five cycles of photocatalytic degradation reaction, the rhodamine B degradation rate remained at 96.2%, indicating that the photocatalysts have good photocatalytic stability.

A flower-like BiOBr photocatalyst (CS/BiOBr) was prepared by using the carbon material derived from corn straw (CS) as the carrier. The prepared composites were characterized by X - ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FIIR) spectra, scanning electron microscope (SEM), X - ray photoelectron spectra (XPS), and UV-Vis diffuse reflectance spectra (UV-Vis DRS). The SEM analyses indicate that the introduction of CS promotes the formation of a unique flower-like structure in BiOBr, which not only optimizes the efficiency of light capture but also increases the specific surface area of BiOBr. The bandgap of the composite was narrower compared with the pure BiOBr. The CS/BiOBr composites exhibited higher photocatalytic activity than pure CS and BiOBr under visible light irradiation, and a higher first-order reaction rate constant (k) of 0.043 7 min^-1 than BiOBr (0.014 6 min^-1), and exhibited excellent stability and reusability during the cyclic run. The enhanced photocatalytic activity is attributed to the efficient separation of photoinduced electrons and holes. Superoxide radicals and holes were the major active species.

有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其优异的光伏性能(PCE)和简单的制备工艺而受到广泛关注。然而，界面处的电荷复合是制约PSCs光电转换效率进一步提高的关键因素。本文基于旋涂镀膜法利用室温合成的六氯锡酸铵(AH)晶体对钙钛矿薄膜(PSK)和电子传输层之间的界面进行修饰。AH是一种无机锡基钙钛矿材料，可以钝化PSK中的缺陷，建立更好的晶格匹配，从而提高PSK的质量和结晶度。开尔文探针力显微镜结果证实，AH促进了光生电子的定向迁移。飞秒瞬态吸收光谱结果说明AH有效缩短了电子抽取寿命，促进了界面电子转移。基于AH改性的优点，AH修饰的PSCs具有更高的PCE和更小的迟滞效应。

通过光催化将CO₂转化为高附加值碳氢化合物在可持续能源领域具有巨大潜力，但实现高活性和选择性仍然具有挑战性。本文中，一种新型的TiO₂/CdS异质结光催化剂在光催化CO₂还原中表现出优异的性能。优化后的催化剂的CH₄产率比纯TiO₂提高了4.2倍，且对CH₄的选择性高达65.4% (CO为34.6%)。其增强的活性源于独特的形貌，促进了CO₂的吸附和传质，以及CdS与TiO₂之间形成紧密的S型异质结，这提高了电荷分离效率，同时保持了强氧化还原电位。并且，飞秒瞬态吸收光谱(fs-TAS)与原位漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)相结合，为光催化二氧化碳还原路径提供了直接证据，并确定了CdS上的硫位点是稳定*CH₃O、*CHO和*CO中间体的关键，从而促进选择性生成CH₄。此外，基于密度泛函理论(DFT)的理论计算进一步补充了实验结果。计算证实了S型异质结的电子结构特征，揭示了原子尺度上的能级和电荷转移机制。这不仅加深了我们对光催化过程的理解，还为进一步优化光催化剂设计提供了理论基础。总体而言，我们的工作展示了TiO₂/CdS异质结光催化剂在光催化CO₂还原中的优异性能。

共价有机框架材料(COFs)因其结构可精确调控且具有高比表面积，被认为是极具前景的过氧化氢(H₂O₂)光催化合成材料。然而，pH值对COFs在光催化合成H₂O₂过程中稳定性的关键影响尚不明确。本研究通过简单质子化策略显著提升了亚胺连接型COF的光催化H₂O₂合成性能。值得注意的是，质子化COF在弱酸性条件(pH ≥ 3)下表现出优异的稳定性，但在强酸性条件(pH < 3)下会发生不可逆水解。质子化过程发生在亚胺单元的氮原子上，具有双重功能：抑制超快电荷复合(由飞秒瞬态吸收光谱证实)以及直接为H₂O₂生成提供质子源。此外，在光催化体系中引入氟离子(F⁻)可进一步提高H₂O₂产率，F⁻的强电负性促进了电子从COF向F⁻转移，从而实现光生载流子的空间分离。机理研究证实H₂O₂通过双电子氧还原反应路径生成。这些发现阐明了质子化COFs的pH依赖性稳定性与活性，为载流子转移动力学提供了思路，并为开发高效稳定的COF基光催化剂用于太阳能驱动H₂O₂合成确立了设计原则。

光催化合成过氧化氢(H₂O₂)是一种至关重要的清洁能源转化过程，涉及对氧气的两电子还原。然而，这一过程常常受限于缓慢的水氧化反应，后者需要光生空穴的参与。为了应对此挑战，我们设计了一种双功能的S型ZnO/CdIn₂S₄异质结体系，将H₂O₂生成与增值的苄胺(BA)氧化反应进行耦合。在此双功能光催化系统中，CdIn₂S₄中的光生电子可以高效地还原O₂生成H₂O₂，而ZnO中的光生空穴则选择性地将BA氧化为N-亚苄基苄胺。得益于S型异质结的优势，相比于纯ZnO或CdIn₂S₄，优化后的ZnO/CdIn₂S₄光催化剂展示出显著更高的H₂O₂生成速率(386 μmol·L⁻¹·h⁻¹)和BA转化率(81%)。飞秒瞬态吸收光谱(fs-TA)结果说明，ZnO/CdIn₂S₄复合材料在光的激发下，在ZnO导带(CB)和CdIn₂S₄价带(VB)之间发生超快S型电子转移。此外，ZnO的VB空穴和CdIn₂S₄的CB电子的及时消耗，有助于加速ZnO/CdIn₂S₄ S型异质结界面中的电荷转移。本文中ZnO/CdIn₂S₄ S型光催化体系的创新设计为高效的双功能异质结光催化系统的开发提供了新的思路，并引入了一种利用fs-TA光谱研究S型异质结的新方法。

可再生能源驱动的电催化水裂解是获取绿氢的重要途径，但受到缓慢的阳极析氧反应(OER)限制。使用热力学有利的5-羟甲基糠醛氧化反应(HMFOR)代替OER的电解水制氢耦合氧化策略提供了一种降低制氢能耗的有效策略，同时可以生产高附加值的有机含氧化合物，如2, 5-呋喃二甲酸(FDCA)。在该领域，大量工作集中于催化剂工程以获得更好的催化活性和产物选择性。然而，很少有研究关注到5-羟甲基糠醛(HMF)的规模化氧化制备FDCA。为此，我们合成了一种镍钒水滑石(NiV-LDH)催化剂用于高效HMFOR，在1.52 V vs. RHE (可逆氢电极)下，电流密度100 mA∙cm⁻²时FDCA的法拉第效率高达94.6%。与OER相比，HMFOR将对应的氢气生产速率提高了两倍。作为概念验证，我们使用流动反应器展示了连续且可规模化的HMFOR，在10 A条件下，实现了94.8%的高HMF单程转化率和98.5%的高FDCA选择性。