本研究旨在合成并构建具有低带隙能量的半导体-半导体（S-S）异质结。合成材料主要由二氧化钛（TiO2）和氧化锌（ZnO）组成，作为光催化纳米颗粒（NPs）。该策略极大地提高了对废水处理的光降解性能和抗菌性能。通过静电纺丝技术制备复合醋酸纤维素CA@TiO2 NPs（CTO）以在聚合物基质中生成核层TiO2 NPs，然后浸入ZnO NPs悬浮液中以在纳米纤维表面沉积ZnO NPs（CTZO）。随后，将该复合垫置于700℃下进行煅烧/退火4小时，以获得复合S-S异质结纳米结构材料（TZO）。研究了合成材料的形态特征、热降解性能、化学组成和相结构。此外，使用大肠杆菌评估其抗菌性能，在阳光直射下利用亚甲基蓝（MB）和甲基红（MR）染料研究其光催化降解性能。形态特征表明，ZnO NPs很好地修饰TiO2 NPs，形成异质结结构。结果表明，与ZnO NPs（12±0.2）mm相比，TZO具有较高的抗菌作用，对革兰氏（-ve）细菌的抑菌圈为15±0.8mm。另外，在阳光直射下，复合纳米颗粒对MB和MR染料的光催化降解率接近25％和13％。染料光降解性能的提高可归因于具有低带隙能量（1.17eV）的S-S异质结结构的形成，与具有宽带隙能量（3.52eV）的TiO2相比，其在增强电子转移和光降解过程中发挥着重要作用。上述结果表明，所制备的S-S异质结纳米材料在废水处理中具有很好的应用前景。
图1.S-S异质结结构光催化材料的实验步骤总结。（a）制备的CTO样品有机溶液，（b）静电纺丝装置，（c）在ZnO分散溶液中对所制备的垫子进行浸涂，以及（d）煅烧/退火过程。
图2.使用SEM获取的样品形态：（a）CTO，（b）CTZO，（c）TZO，（d）TiO2 NPs。
图3.不同样品的TEM图像：（a）ZnO NPs，（b）低和高分辨率下700℃煅烧的纳米纤维（TZO样品），（c）TZO样品的EDX点以及相应的元素重量和原子百分比，（d）由TEM得到的EDX映射（颜色：Ti（绿色）、Zn（蓝色）、O（红色））。
图4.复合TiO2@ZnO S-S异质结结构的HR-TEM图像：TZO样品中的纳米颗粒以及d间距和电子衍射选定区域。
图5.不同样品的XRD图谱分析：（a）TiO2 NPs，（b）ZnO NPs，（c）CTO，（d）CTZO，和（e）TZO。
图6.不同样品的FTIR分析：（a）CTO，（d）CTZO和（e）TZO。
图7.样品的TGA分析：（a）CTO，（d）CTZO和（e）TZO。
图8.（a）不同样品的光学性质：CTO、CTZO、TZO、TiO2 NPs和ZnO NPs。（b）TZO NPs、TiO2 NPs和ZnO NPs的（F（R）hv/t）2与光子能量的关系图。（c）不同样品的带隙能量直方图。
图9.对照、TiO2 NPs、ZnO NPs和TZO样品抑菌圈结果的光学图像。
图10.阳光直射下合成样品（TZO）在不同时间间隔内对亚甲基蓝（MB）和甲基红（MR）的光催化降解性能。
图11.合成样品（TZO）降解MB或MR的ln（C/C0）与时间的关系图。
图12.纯和S-S异质结光催化材料在阳光直射下的拟议光催化机理和电子转移：（a）纯ZnO，（b）TiO2，（c）复合TiO2@ZnO S-S异质结TZO样品。
