Strategische Anpassung von Chitosan in Z-Scheme-aktivierten binären Nano-Heterojunktionen verbessert die Elektronenflussdynamik

Die Einbeziehung biopolymerer Materialien in bestehende fotokatalytische und sensorische Systeme ist eine beliebte Strategie, um den ökologischen Fußabdruck des Prozesses zu erhöhen. Aufgrund ihrer schlechten Leitfähigkeit und texturalen Eigenschaften sind die Fortschritte, die mit solchen Strategien zur Einbeziehung von Biopolymeren erzielt werden, jedoch lediglich inkrementell. Diese Arbeit schlägt eine Strategie zur Einbeziehung von Biopolymeren vor, um die Ladungstransferdynamik der herkömmlichen semiconducting Heterostrukturen zu verbessern und sowohl die Sensor- als auch die fotokatalytische Effizienz bestehender Systeme zu steigern. Genauer gesagt wurde Chitosan (CH) strategisch mit einem Z-scheme-aktivierten ZnO/Bi2WO6-Verbundstoff gekoppelt. Der Kopplungsprozess der Komponenten wurde so konstruiert, dass die Trennung der Ladungsträger erleichtert wurde, was eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung sowohl der Sensoreffizienz als auch der fotokatalytischen Leistung des ternären Systems gegen 4-Nitrophenol (PNP) spielte. In fotokatalytischen Tests zeigte CH/ZnO/Bi2WO6 eine maximale Abtrennungsrate von 97,5% im Vergleich zu 92,4%, die von ZnO/Bi2WO6 gezeigt wurde. Außerdem wies das CH/ZnO/Bi2WO6-System auch die beste Sensoreffizienz für PNP mit einem ausgezeichneten LOD und einer Empfindlichkeit von 430 nM bzw. 78,535 μA μM–1 cm–2 auf. Mit diesen Ergebnissen schlägt diese Studie eine robuste Designstrategie vor, um nicht leitende, ökologische biopolymerbasierte Materialien zu integrieren, um multifunktionale Nano-Konjugate zu entwickeln, um verschiedene kritische Anwendungen im Bereich der Umweltremediation und Materialwissenschaft zu erkunden.