单一光电催化材料受限于光吸收差、载流子快速复合等问题。构建异质结是提升性能的有效策略，其电荷转移机制一般认为主要取决于材料功函数差异。最新研究发现，界面结构，特别是界面化学键可能对电荷转移方向起着决定性作用，但具体机制尚不明确。

通过调控TiO₂/Ni₃S₄异质结中Ni₃S₄的暴露晶面，发现界面Ti-S键产生的驱动力可与功函数差形成竞争，成功反转电荷转移方向，实现S型与II型异质结的定向调控，进而改变活性物种生成与污染物降解路径。研究提出界面“驱动力竞争”概念，为异质结电荷转移调控提供了新的解释机制。

论文结合XPS（含原位光照）、EPR、光电化学测试与DFT计算证实：当Ni₃S₄主导暴露面由(022)（无界面化学键）转为(113)（形成Ti-S键）时，电子转移方向由Ni₃S₄→TiO₂反转为TiO₂→Ni₃S₄；TiO₂/Ni₃S₄-3由功函数差驱动形成S型异质结，可产生·O₂⁻、·OH和·SO₄⁻，TiO₂/Ni₃S₄-7则由Ti-S键主导形成II型异质结。在PEC+PDS体系中对氧氟沙星去除率达75%，循环5次仍保持约87%活性，实际水体中表现稳定。降解路径与毒性评估显示，大部分中间产物对黑头呆鱼LC50、大鼠口服LD50、发育毒性和致突变性均低于母体污染物，生态毒性显著降低。

图：TiO₂/Ni₃S₄的光电性能与电荷迁移机制

成果发表在环境领域头部期刊Journal of Hazardous Materials (JHM, IF=10.6)。论文第一作者为我院博士生魏兴鹏。研究得到深圳市基础研究重点项目 (JCYJ20241202125907010)资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.143457